宽带电磁带隙背板微带曲折线高频系统关键技术研究

以平面EBG高反射背板结构及微带曲折线结构为研究对象，从理论与实验两个方面研究新型平面电磁帯隙（EBG）背板结构性能，探究形成EBG高反射背板型曲折线高频系统的可行性。采用电磁场理论及电路理论方法，研究新型EBG高反射背板电路理论，建立理论模型，研究其反射与表面波抑制性能，设计小尺寸、高性能EBG背板结构；理论研究EBG高反射背板型曲折线高频系统的传输与色散特性；制作宽带宽（工作带宽超过30%、工作带宽内S21大于20dB）的EBG背板以及设计色散平坦、高耦合阻抗（耦合阻抗大于30Ω）的EBG高反射背板型曲折线高频系统；基于EBG测试平台，测试EBG背板性能。项目研究成果对于基于EBG的平面化行波管技术的研究具有重要意义，可为研制小型化行波管技术提供科学依据。

微波真空电子器件（Vacuum Electronics Device，VED）在当代国防建设和国民经济各部门中都有重要作用。小型化、平面型行波管是减小行波管的制造成本、缩减体积和突破频率上限的主要途径。本项目以平面EBG 高反射背板结构及微带曲折线结构为研究对象，从理论与实验两个方面研究新型平面电磁帯隙（EBG）背板结构性能，探究形成EBG 高反射背板型曲折线高频系统的可行性。研究内容包括优化采用电磁场理论及电路理论方法，研究新型EBG 高反射背板电路理论，建立理论模型，研究其反射与表面波抑制性能，设计小尺寸、高性能EBG 背板结构；研究EBG 高反射背板型曲折线高频系统的传输与色散特性；制作宽带宽的EBG 背板以及设计色散平坦、高耦合阻抗的EBG 高反射背板型曲折线高频系统；基于EBG 测试平台，测试EBG背板性能。项目研究获得了一些主要技术结果：提出了一种快速FDTD算法，可高效求解金属EBG带隙及传播常数；设计制作了适用于小型化行波管系统的宽带宽、高反射EBG结构，带宽超过30%；结合EBG背板的曲折线慢波结构具有高耦合阻抗特性（微带线上方100微米处，耦合阻抗大于30Ω；探索了结合EBG背板的曲折线慢波结构用于行波管的性能，相比较于为采用EBG背板的曲折线结构，耦合阻抗提高了50%，传输损耗减少了20%，电子效率提高了137.5%。项目研究成果对于基于EBG的平面化行波管技术的研究具有重要意义，可为研制小型化行波管技术提供科学依据。