基于表面等離子體的透波增強特性及應(yīng)用研究.pdf

1、透波增強現(xiàn)象自發(fā)現(xiàn)以來吸引了眾多學(xué)者的關(guān)注。對透波增強現(xiàn)象的產(chǎn)生機理和應(yīng)用潛力研究，在微波新型材料、微波性能調(diào)控以及新型微波器件設(shè)計等領(lǐng)域有著重要的意義。本文從表面等離子體理論出發(fā)，設(shè)計了金屬-介質(zhì)-金屬三層透波增強結(jié)構(gòu)，分析了該結(jié)構(gòu)的透波機理。將透波增強現(xiàn)象應(yīng)用在多頻天線中，設(shè)計了一款新型雙頻高增益天線。本文的主要工作如下:
　　(1)對透波增強特性和表面等離子體理論進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn):金屬表面激發(fā)的傳播型表面等離子體在低頻時其

2、色散曲線接近光在介質(zhì)中的色散曲線，高頻則趨近一條水平線，也就是傳播型表面等離子體的共振頻率;微小金屬顆粒激發(fā)局域型表面等離子體，而典型的局域型表面等離子體具有橫模和縱模兩種模式。
　　(2)為了研究表面等離子體對透射增強現(xiàn)象的影響，本文設(shè)計了金屬-介質(zhì)-金屬三層透波增強結(jié)構(gòu)。金屬層分布周期性亞波長圓孔，在每個圓孔中添加金屬圓柱來激發(fā)局域型表面等離子體。仿真結(jié)果表明，對比傳統(tǒng)亞波長孔陣列結(jié)構(gòu)，本文設(shè)計的三層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了第二個透射峰，說

3、明兩類表面等離子體在透射增強現(xiàn)象中都有重要的作用。最后結(jié)合兩類表面等離子體的特性研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對透射特性的影響。
　　(3)將透波增強現(xiàn)象應(yīng)用在天線設(shè)計中，設(shè)計一種新型的雙頻高增益天線。在金屬板中心開兩個相交圓孔，圓孔周圍分布環(huán)形凹槽，每個圓孔中心添加金屬圓柱，使用標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)饋電。仿真結(jié)果表明天線的中心頻率為11.9GHz和16.2GHz，增益分別為11.4dB和12.4dB，實物測試與仿真結(jié)果較吻合。該天線在天線設(shè)計和無線