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电磁带隙(Electromagnetic Band Gap,EBG)结构与光子晶体带隙结构(Photonics crystal)分别属于微波频段和光学频段的概念。光子晶体最初由贝尔实验室和普林斯顿大学的两名研究人员提出。由于光子晶体尺寸小,人工加工困难,所以人们将光学带隙的概念扩展到同样遵守麦克斯韦方程的微波频段,进而衍生出了电磁带隙的概念。其中,共面紧凑型EBG结构由于其制作简单的原因,被广泛研究和采用。本文主要研究共面紧凑型新型EBG结构对提升毫米波频段天线性能方面的影响,进而提出适用于毫米波频段的宽带高增益天线,结论分为如下几个方面:首先,研究了电容型电磁带隙结构对60GHz 口径耦合微带线馈电贴片天线(ACMPA)增益性能的改善。通过在辐射贴片所在一层,距离贴片2.84mm处加载一圈电容型EBG,有效改善了天线的辐射能量分布进而提高了天线的增益。电容型EBG的同相反射相位带宽为55～63.9GHz。原天线带宽57.54GHz～61.25GHz,最高增益8.5dBi。加载电容型电磁带隙结构的天线带宽为57.2GHz～61GHz。最高增益由原来的8.5dBi提高到了 10.4dBi。其次,研究了伞型电磁带隙结构(UT-UC-EBG)对电磁偶极子天线性能的影响,并针对不同基板大小的天线性能进行了研究。新型伞型EBG的同相反射相位带隙为53.7～65.7GHz。在不加载EBG的情况下,基板大小的变化对天线带宽性能几乎无影响,对天线增益性能影响较大。基板边长30mm时,原天线60GHz增益9dBi,最高增益9.37dBi,带宽43.3～66.6GHz。在距基板中心7.5mm处加载一圈伞型EBG结构时,天线带宽为43.5～68.6GHz,60GHz增益为11.6dBi,57～66GHz最高增益为13.9dBi。基板边长12mm时,原天线带宽44～67GHz,60GHz增益9.3dBi,最高增益为9.31dBi。在距基板中心5mm处加载一圈伞型EBG结构后,天线带宽为43.9～67.7GHz,60GHZ处增益7.64dBi,57～66GHz频段内最高增益为10.1dBi。边长为30mm时,整个频段内峰值增益比边长12mm时高,增益较平稳。最后,本文在网格型天线的基础之上,提出网格型电磁带隙结构(Meshed Bidirectional Symmetrical I-Shaped Slot Uniplanar-Compact Electromagnetic Band Gap,MBSIS-UC-EBG)。MBSIS-UC-EBG 在 58.7～61.7GHz范围内具有同相反射相位特性。通过在单极透明网格天线周围加载MBSIS-UC-EBG,天线60GHz峰值增益由原来的-5.3dBi提升至5.8 dBi。天线带宽提升至46.0～72.5 GHz(相对带宽44.7%),比原天线带宽宽了 8.3GHz。采用网格型EBG结构的另一个重要优势,是可以在不牺牲透明天线透明度的前提下有效提高天线的增益和带宽。所设计的MBSIS-UC-EBG天线可应用于建筑物窗口、光学平板、移动设备显示器、车辆挡风玻璃等位置。以上的这些研究成果对于分析和设计基于新型电磁带隙结构的高性能毫米波天线提供了参考和指导,为EBG的设计提供了新的思路。