CST超表面仿真實(shí)例 - 經(jīng)典蘑菇型結(jié)構(gòu)的AMC特性與EBG特性
傳統(tǒng)蘑菇型（ Mushroom-Like）結(jié)構(gòu)是超材料或超表面領(lǐng)域的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。早期這種蘑菇結(jié)構(gòu)是為了實(shí)現(xiàn)高阻抗面的目的，就是利用他的人造磁導(dǎo)（Artificial Magnetic Conductor， AMC）特性；而將蘑菇結(jié)構(gòu)做成周期結(jié)構(gòu)，便具有二維周期結(jié)構(gòu)的電磁帶隙（Electromagnetic bandgap，EBG）特性，這樣就可以用于人造傳輸線(xiàn)或左手材料等等。
了解其AMC特性之前，首先介紹面阻抗。
1. PEC低阻抗特性：
由于完美電導(dǎo)體的表面切向電場(chǎng)為零，反射回來(lái)的相位與入射波相反，差180度，屬于阻抗為零的表面。我們可以用PEC結(jié)構(gòu)，或直接利用電邊界，然后用F求解器，計(jì)算Floquet port來(lái)驗(yàn)證，AMC特性研究推薦模板是“周期材料->FSS->相位反射圖”
Floquet port可以入射任意角度，這里我們就用默認(rèn)的垂直入射。
2. PMC低阻抗特性：
由于完美磁導(dǎo)體的表面切向磁場(chǎng)為零，反射回來(lái)的相位與入射波相同，差0度，屬于阻抗為無(wú)窮大的表面（High Impedane Surface, HIS）。我們直接利用磁邊界，然后用F求解器，計(jì)算Floquet port來(lái)驗(yàn)證：
問(wèn)題來(lái)了，現(xiàn)實(shí)生活中沒(méi)有完美磁導(dǎo)體怎么辦？所以這種蘑菇周期結(jié)構(gòu)就被提出來(lái)，作為人造的高阻抗磁導(dǎo)面使用。
3. 蘑菇的阻抗曲線(xiàn)
可見(jiàn)其相位在某個(gè)頻率是完美磁導(dǎo)，這里等效電路和理論分析就跳過(guò)了，因?yàn)榇罅课墨I(xiàn)都有解釋。比如這個(gè)高阻抗放在天線(xiàn)周?chē)瑴p少副瓣傳播，都是常用的高阻抗表面的應(yīng)用。
這里主要解釋的是利用F求解器，可用平面波激勵(lì)，觀察相位，判斷一個(gè)平面的高阻抗頻率。這個(gè)方法和實(shí)際測(cè)量人造磁導(dǎo)平面的方法一樣，測(cè)量時(shí)，兩個(gè)喇叭天線(xiàn)面對(duì)DUT，然后看接收相位。
下面重點(diǎn)看EBG特性。
EBG 特性研究推薦模板是“周期材料->FSS->色散曲線(xiàn)”
介質(zhì)epsilon=2.65，6.5*6.5*1 mm，2D PEC 6.2*6.2mm, 過(guò)孔直徑0.2mm。
背板PEC有無(wú)均可，因?yàn)閆-為電邊界。Z+為空氣背景，距離+10mm.
周期邊界X和Y，相位由phaseX和phaseY兩個(gè)參數(shù)分布控制，而這兩個(gè)參數(shù)由一個(gè)“PathPara”在0-3范圍內(nèi)控制。
這種計(jì)算布里淵區(qū)的色散問(wèn)題，一定不要簡(jiǎn)單運(yùn)行求解器，而是要參數(shù)掃描。參數(shù)避免0和3。
E 求解器，我們先跑兩個(gè)模式，0-12GHz。
進(jìn)入?yún)?shù)掃描，開(kāi)始。
仿真結(jié)束后，選中所有的結(jié)果ID，兩個(gè)基本模式的色散圖如下：
這個(gè)跟很多文獻(xiàn)中的蘑菇形結(jié)構(gòu)色散圖有些不同，這是因?yàn)榭諝獗尘熬嚯x（磁邊界影響）和采樣。我們修改這兩處，重新仿真。
右鍵點(diǎn)曲線(xiàn)屬性，設(shè)置成marker only就只有離散的點(diǎn)了，這樣就非常像傳說(shuō)中的色散圖了。
那么為什么加大空氣背景會(huì)對(duì)PathPara=0和PathPara=3的附近產(chǎn)生這么大的影響呢？
其實(shí)這個(gè)和頻率相位有關(guān)。這個(gè)色散圖兩邊是指同一個(gè)點(diǎn)，就是Phase X=PhaseY=0，所以表示的是，X軸兩個(gè)周期邊界電場(chǎng)相等，Y軸兩個(gè)周期邊界電場(chǎng)相等，而Z方向的磁邊界離表面太近會(huì)破壞模式電場(chǎng)，所以需要拉大背景距離，直到磁邊界處幾乎無(wú)電場(chǎng)。
下面我們添加空氣線(xiàn)：
空氣線(xiàn)添加方法一：
重新創(chuàng)建文件夾儲(chǔ)存兩個(gè)模式的色散曲線(xiàn)，然后導(dǎo)入空氣線(xiàn)數(shù)據(jù)：
1*pi/0.0065*2.998e8/1e9/(2pi)=23.06 （因?yàn)閱卧L(zhǎng)0.0065m）
給文件夾改名：
空氣線(xiàn)添加方法二：
小結(jié)
1. 分析AMC和EBG特性可用不同的模板。
2. 相位掃描需要參數(shù)“PathPara”，所以強(qiáng)烈建議開(kāi)始時(shí)用模板，省事很多。
3. 參數(shù)要避免0和3。
4. 可添加空氣線(xiàn)作為色散圖的標(biāo)尺
