UC-PBG在微波元件中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、光子晶體是一種具有周期性介電結(jié)構(gòu)的人工材料，其介電結(jié)構(gòu)的周期參數(shù)值與電磁波的波長(zhǎng)同一數(shù)量級(jí)。光子晶體的主要特征是具有光子帶隙，即在一定頻率范圍內(nèi)的光了在光子晶體內(nèi)某些方向上是被嚴(yán)格禁止傳播的。光子晶體的另一個(gè)特征是可以實(shí)現(xiàn)光子的局域化。如果在光子晶體中引入某種程度的缺陷，那么頻率落在禁帶范圍內(nèi)的光子可以被局域在缺陷的位置。光子晶體器件的工作原理都基于這兩特性。在微波領(lǐng)域，光子晶體可應(yīng)用于微帶天線，微波濾波器，微帶線等器件。 UC

2、-PBG是一種平面型的二維光子晶體，具有單元結(jié)構(gòu)緊湊，損耗低，禁帶寬等優(yōu)點(diǎn)。本文將UC-PBG應(yīng)用于矩形波導(dǎo)、矩形微帶天線，采用數(shù)值方法，討論UC-PBG矩形波導(dǎo)的傳輸特性和慢波特性以及UC-PBG矩形微帶天線的輻射特性。 本文主要內(nèi)容為： 1.簡(jiǎn)要介紹光子晶體的帶隙理論及其應(yīng)用，概述慢波系統(tǒng)的原理，并簡(jiǎn)要講述了慢波特性。 2.簡(jiǎn)單介紹MWS，MAFIA，HFSS三個(gè)微波EDA仿真軟件以及主要操作步驟。

3、3.采用HFSS軟件計(jì)算UC-PBG結(jié)構(gòu)的能帶。將UC-PBG引入到矩形波導(dǎo)中，構(gòu)成UC-PBG矩形波導(dǎo)。對(duì)于頻率落在禁帶內(nèi)的電磁波，UC-PBG可以等效成磁導(dǎo)體，因此，UC-PBG矩形波導(dǎo)相當(dāng)于雙平板結(jié)構(gòu)的傳輸系統(tǒng)，故這種波導(dǎo)除了能傳輸TE，TM及混合模外，還應(yīng)該能傳輸TEM模。用MWS軟件數(shù)值分析UC-PBG矩形波導(dǎo)的傳輸特性，計(jì)算結(jié)果表明UC-PBG矩形波導(dǎo)可以傳輸TEM波，與理論分析一致。并且，UC-PBG波導(dǎo)的帶寬比相同尺寸的

4、規(guī)則金屬矩形波導(dǎo)寬50％左右。 4.由于UC-PBG的結(jié)構(gòu)周期性，UC-PBG矩形波導(dǎo)中可以存在慢波。本文利用MWS和MAFIA數(shù)值計(jì)算了UC-PBG矩形波導(dǎo)的色散曲線，結(jié)果表明UC-PBG矩形波導(dǎo)的負(fù)一次返波是慢波，這種慢波系統(tǒng)適合于工作在返波狀態(tài)，即可應(yīng)用于返波管等返向波真空電子器件中。負(fù)一次返波的耦合阻抗曲線也由數(shù)值計(jì)算得到。論文還分析了UC-PBG的結(jié)構(gòu)單元尺寸和UC-PBG結(jié)構(gòu)周期數(shù)對(duì)色散特性和耦合阻抗的影響，結(jié)果表明