?。币?br>　　光子帶隙結(jié)構(gòu)是在１９８７年由ＵＣＬＡ的Ｙａｂｎｏｌｏｖｉｔｃｈ提出的，其基本工作原理是：電磁波在具有周期結(jié)構(gòu)的介電材料中傳播時，會受到調(diào)制，形成能帶結(jié)構(gòu)，能帶結(jié)構(gòu)之間可能出現(xiàn)帶隙。當(dāng)電磁波的工作頻率落在帶隙中時，由于帶隙中沒有任何態(tài)存在，因而任何方向的入射波都會發(fā)生全反射。因此，光子帶隙結(jié)構(gòu)具有帶阻特性。同時，光子帶隙結(jié)構(gòu)還改變通帶內(nèi)的傳播常數(shù)，是一種慢波結(jié)構(gòu)。由于光子帶隙結(jié)構(gòu)的以上特點，使它在許多方面得到了應(yīng)用。平面光子帶隙結(jié)構(gòu)由于便于集成，因而在微波和毫米波集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。
　?。财矫鎺督Y(jié)構(gòu)在微帶線中的應(yīng)用［１］
　　在微帶線的接地板上光刻不同的平面帶隙結(jié)構(gòu)可以使微帶線具有帶阻特性，阻帶的中心頻率ｆ０由周期結(jié)構(gòu)的周期決定，阻帶的帶寬和深度與周期結(jié)構(gòu)中單元的形狀和數(shù)目有關(guān)。一般，ＰＢＧ的周期等于ｆ０處導(dǎo)波波長的０５倍。（ａ）即為具有光子帶隙的微帶線，（ｂ）給出了其Ｓ參數(shù)?？梢钥闯觯撐Ь€阻帶的中心頻率為１１ ＧＨｚ。另外，有的微帶線需要彎曲，不同的彎曲程度會帶來相應(yīng)的損耗。引入ＰＢＧ結(jié)構(gòu)可以減小由于彎曲而產(chǎn)生的損耗。
　?。常校拢墙Y(jié)構(gòu)在濾波器中的應(yīng)用
　　由于ＰＢＧ結(jié)構(gòu)的帶阻特性，使它在濾波器中得到了廣泛的應(yīng)用。接地板上光刻有ＰＢＧ結(jié)構(gòu)的微帶線即具有一定的濾波性能。將普通微帶線的導(dǎo)體帶變?yōu)榘凑乙?guī)律或其他規(guī)律變化的ＰＢＧ結(jié)構(gòu)后，也可以得到較好的濾波效果，所示。
　　在普通濾波器的接地板上光刻ＰＢＧ結(jié)構(gòu)，可以改善其性能［３］。（ａ）中是一個在接地板上光刻了平面型緊湊ＰＢＧ（ＵＣＰＢＧ）結(jié)構(gòu)的帶通濾波器，（ｂ）是該濾波器的Ｓ參數(shù)，圖中粗實線和點劃線分別為有ＰＢＧ結(jié)構(gòu)濾波器的Ｓ２１和Ｓ１１，細(xì)實線為參考文獻(xiàn)中無ＰＢＧ結(jié)構(gòu)濾波器的Ｓ２１。可以看出，接地板光刻ＰＢＧ結(jié)構(gòu)后，減小了通帶內(nèi)的損耗，壓制了諧波頻率上的偽響應(yīng)，增加了通帶帶寬。另外，由于ＰＢＧ結(jié)構(gòu)的慢波效應(yīng)，濾波器的尺寸也可以減小。
　　在帶通濾波器（ＢＪＦ）中，為了壓制多個諧波頻率處的偽響應(yīng)，增加阻帶帶寬，還可采用ＰＢＧ結(jié)構(gòu)的串聯(lián)形式［４］，所示；分別為該濾波器在光刻ＰＢＧ結(jié)構(gòu)前后的Ｓ２１參數(shù)，從圖５（ｂ）和（ｃ）的比較可看到相應(yīng)的結(jié)論。而在帶阻濾波器（ＢＰＦ）中，采用圖６所示的兩種阻帶中心頻率不同的ＰＢＧ并行結(jié)構(gòu)可增加阻帶寬度［５］。
　?。矗校拢墙Y(jié)構(gòu)在放大器中的應(yīng)用［６］
　　電源轉(zhuǎn)換效率（ＰＡＥ）和輸出功率是功率放大器的重要指標(biāo)。在放大器的輸出端采用設(shè)計合理的帶有ＰＢＧ結(jié)構(gòu)的微帶線，可以平衡掉二次諧波和三次諧波，從而提高電源轉(zhuǎn)換效率，同時也增加了輸出功率和帶寬。采用ＰＢＧ結(jié)構(gòu)的功率放大器。工作頻率附近的電源轉(zhuǎn)換效率和輸出功率，其中實線和虛線分別為測量和參考結(jié)果?？梢钥闯觯娫崔D(zhuǎn)換效率和輸出功率分別增加了１０％和１３ ｄＢ。
　　５ＰＢＧ結(jié)構(gòu)在微帶環(huán)行橋中的應(yīng)用［７］
　　在微波集成電路中經(jīng)常會用到微帶環(huán)行橋。將ＰＢＧ結(jié)構(gòu)引入微帶環(huán)行橋中，由于其慢波特性，可以減小環(huán)行橋尺寸，而不會影響其傳輸系數(shù)的帶寬和幅度。圖９即為可彎曲的ＰＢＧ結(jié)構(gòu)和帶有該結(jié)構(gòu)的微帶環(huán)行橋。圖１０為部分Ｓ參數(shù)，圖中粗實線和"＋"線分別為圖９（ｂ）的實驗和模擬結(jié)果，細(xì)實線和點劃線為參考文獻(xiàn)中無ＰＢＧ結(jié)構(gòu)環(huán)行器的相應(yīng)值。從圖中可以看出，工作頻率從３５ ＧＨｚ移到２７ ＧＨｚ，由此可知，采用ＰＢＧ結(jié)構(gòu)后，微帶環(huán)行橋的尺寸可減小２０％以上。
　　６用不同的ＰＢＧ結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的雙工器［８］
　　利用波浪形和錐形ＰＢＧ結(jié)構(gòu)構(gòu)成的濾波器可實現(xiàn)雙工器的功能。圖１１是一個工作于１０，１２，１９，２１ ＧＨｚ多波段雙工器，其中，圖（ｃ）和（ｄ）為其插入損耗和反射系數(shù)。
　?。罚校拢墙Y(jié)構(gòu)可改善共面波導(dǎo)（ＣＰＷ）的性能［３］
　　ＣＰＷ也是微波集成電路中常用的電路，實際上為了增加其機(jī)械強(qiáng)度，常用另外的接地板支撐。構(gòu)成了導(dǎo)體支撐的共面波導(dǎo)（ＣＢＣＰＷ）。ＣＢＣＰＷ中存在平行板模式，因而大大降低了ＣＰＷ的性能。在ＣＢＣＰＷ的接地板上光刻ＰＢＧ結(jié)構(gòu)，可以抑制由于平行板模式產(chǎn)生的功率泄漏。圖１２中給出了光刻ＰＢＧ結(jié)構(gòu)后的ＣＰＷ，并與普通的ＣＰＷ和ＣＢＣＰＷ的Ｓ２１參數(shù)進(jìn)行了比較。從圖中可以看出，光刻ＰＢＧ結(jié)構(gòu)后，在ＰＢＧ結(jié)構(gòu)阻帶內(nèi)的泄漏基本上被抑制。
　?。赣茫校拢墙Y(jié)構(gòu)構(gòu)成平面諧振器［９］
　　利用ＰＢＧ結(jié)構(gòu)的濾波特性，還可以很方便地做成多種平面諧振器，如微帶線型、共面波導(dǎo)型、共面帶線型、槽線型等。這種諧振器設(shè)計方便，Ｑ值高，損耗小，而且便于與變?nèi)?a target="_blank">二極管相連，因而可具有很寬的諧振頻率調(diào)節(jié)范圍。圖１３（ａ）是一種簡單的ＰＢＧ平面諧振器，圖１３（ｂ）是模擬和測量結(jié)果。該諧振器的有載和無載Ｑ值分別為１４０和２７７５。
　?。菇Y(jié)束語
　　光子帶隙結(jié)構(gòu)由美國ＵＣＬＡ的教授在１９８７年提出，其獨特的帶阻特性可以通過改變周期結(jié)構(gòu)參數(shù)來控制。平面光子帶隙結(jié)構(gòu)形式靈活，而且便于通過集成工藝方便地實現(xiàn)，因而引起了廣泛的關(guān)注。重要的是，光子帶隙結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的設(shè)計方法，為設(shè)計高性能、高集成度的電路提供了新的途徑，帶來了微波和毫米波集成電路設(shè)計思路的變革。將平面帶隙結(jié)構(gòu)的研究與各種新的集成工藝想結(jié)合會使其得到更加廣泛的應(yīng)用，帶給微波集成電路更快的發(fā)展。