緊致型電磁帶隙結(jié)構(gòu)和雙負(fù)媒質(zhì)結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、緊致型電磁帶隙結(jié)構(gòu)和雙負(fù)媒質(zhì)結(jié)構(gòu)都是近年來提出的新型電磁材料，在微波和光學(xué)領(lǐng)域都有巨大的應(yīng)用前景。電磁帶隙結(jié)構(gòu)一般是具有周期性的介電結(jié)構(gòu)，它有一個(gè)顯著的特點(diǎn)是可以人為地控制電磁波的運(yùn)動，頻率落在帶隙中的電磁波是禁止傳播的。緊致型電磁帶隙結(jié)構(gòu)本身具有窄帶特性，這種帶寬瓶頸使其應(yīng)用大多局限于窄帶天線或器件上。本文提出級聯(lián)型的電磁帶隙結(jié)構(gòu)，用以展寬其帶寬或?qū)崿F(xiàn)雙帶工作，并將其應(yīng)用于天線，抑制天線的后向輻射，減小單元之間的互耦，消除相控陣天線的

2、掃描盲區(qū)。雙負(fù)媒質(zhì)結(jié)構(gòu)的理論和應(yīng)用研究剛剛起步，本文將其應(yīng)用于波導(dǎo)天線及其陣列中，用以提高天線的增益。本文的主要工作可以概括為： 1.通過無限周期的單元模型，使用周期邊界條件，研究了Mushroom-like EBG結(jié)構(gòu)的5個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)(金屬面片寬度、縫隙寬度、基板介電常數(shù)、基板厚度、金屬過孔半徑)對表面波帶隙和反射相位帶隙的影響，并通過加載螺旋線圈增大EBG結(jié)構(gòu)的帶隙寬度。 2.分析了不均勻EBG結(jié)構(gòu)的傳輸特性和反射相位

3、。使用直接傳輸方法分析有限周期EBG結(jié)構(gòu)的帶隙，建立了EBG結(jié)構(gòu)在波導(dǎo)中的等效電路，提出了使用不同參數(shù)級聯(lián)的方法用以展寬帶隙，分別使用不同過孔半徑和周期尺寸的EBG結(jié)構(gòu)級聯(lián)，級聯(lián)后EBG結(jié)構(gòu)的帶隙范圍基本覆蓋原來均勻結(jié)構(gòu)各自產(chǎn)生的帶隙。并實(shí)驗(yàn)加工和測量了均勻過孔半徑和不同過孔半徑級聯(lián)的EBG結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真數(shù)據(jù)吻合良好，驗(yàn)證了該方法的正確性。在反射相位特性方面，同樣建立了分析有限周期EBG結(jié)構(gòu)的模型，用不同面片大小的EBG結(jié)構(gòu)級聯(lián)構(gòu)

4、成巢穴型EBG結(jié)構(gòu)，通過兩種面片的混合，可以在兩個(gè)頻帶獲得同相反射特性。 3.研究了EBG結(jié)構(gòu)在微帶天線中的應(yīng)用。采用EBG結(jié)構(gòu)與微帶天線聯(lián)合仿真的方法，準(zhǔn)確確定EBG結(jié)構(gòu)的帶隙范圍，EBG結(jié)構(gòu)加載在兩天線之間可以有效減小天線間的互耦，并將EBG結(jié)構(gòu)加載在天線單元周圍，可以有效減小天線的后向輻射，提高前向增益，改善了天線的輻射性能。設(shè)計(jì)加工了雙頻帶微帶天線，采用級聯(lián)型方案構(gòu)成雙帶EBG結(jié)構(gòu)加載于兩天線單元之間，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明

5、，可以同時(shí)減小兩個(gè)頻帶天線之間的互耦。 4.分析了圓波導(dǎo)介質(zhì)柱相控陣的掃描盲區(qū)現(xiàn)象，比較了陣中單元有源方向圖和相控陣天線掃描特性的對應(yīng)關(guān)系，并以15個(gè)單元的圓波導(dǎo)介質(zhì)柱天線在E面排成均勻線陣，在掃描盲區(qū)出現(xiàn)的角度，有源方向圖有尖而深的凹陷。將EBG結(jié)構(gòu)應(yīng)用于圓波導(dǎo)介質(zhì)柱相控陣，可以有效抑制單元之間的耦合，消除相控陣的掃描盲區(qū)，擴(kuò)大了掃描角的范圍。 5.以方形的SRR環(huán)和金屬條帶構(gòu)成雙負(fù)媒質(zhì)結(jié)構(gòu)單元，使用修正的NRW方法，