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文檔簡介
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)值與電磁波的波長同一數(shù)量級。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)某些方向上是被嚴格禁止傳播的。光子晶體的另一個特征是可以實現(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。在微波領域,光子晶體可應用于微帶天線,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。本文將UC-PBG應用于矩形波導、矩形微帶天線,采用數(shù)值方法,討論UC-PBG矩形波導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.簡要介紹光子晶體的帶隙理論及其應用,概述慢波系統(tǒng)的原理,并簡要講述了慢波特性。 2.簡單介紹MWS,MAFIA,HFSS三個微波EDA仿真軟件以及主要操作步驟。
3、3.采用HFSS軟件計算UC-PBG結(jié)構(gòu)的能帶。將UC-PBG引入到矩形波導中,構(gòu)成UC-PBG矩形波導。對于頻率落在禁帶內(nèi)的電磁波,UC-PBG可以等效成磁導體,因此,UC-PBG矩形波導相當于雙平板結(jié)構(gòu)的傳輸系統(tǒng),故這種波導除了能傳輸TE,TM及混合模外,還應該能傳輸TEM模。用MWS軟件數(shù)值分析UC-PBG矩形波導的傳輸特性,計算結(jié)果表明UC-PBG矩形波導可以傳輸TEM波,與理論分析一致。并且,UC-PBG波導的帶寬比相同尺寸的
4、規(guī)則金屬矩形波導寬50%左右。 4.由于UC-PBG的結(jié)構(gòu)周期性,UC-PBG矩形波導中可以存在慢波。本文利用MWS和MAFIA數(shù)值計算了UC-PBG矩形波導的色散曲線,結(jié)果表明UC-PBG矩形波導的負一次返波是慢波,這種慢波系統(tǒng)適合于工作在返波狀態(tài),即可應用于返波管等返向波真空電子器件中。負一次返波的耦合阻抗曲線也由數(shù)值計算得到。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)對色散特性和耦合阻抗的影響,結(jié)果表明
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