UC-PBG在微波元件中的應用基礎研究.pdf

1、光子晶體是一種具有周期性介電結構的人工材料，其介電結構的周期參數值與電磁波的波長同一數量級。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的光了在光子晶體內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，具有單元結構緊湊，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結構的能帶。將UC-PBG引入到矩形波導中，構成UC-PBG矩形波導。對于頻率落在禁帶內的電磁波，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構的傳輸系統，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軟件數值分析UC-PBG矩形波導的傳輸特性，計算結果表明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的結構周期性，UC-PBG矩形波導中可以存在慢波。本文利用MWS和MAFIA數值計算了UC-PBG矩形波導的色散曲線，結果表明UC-PBG矩形波導的負一次返波是慢波，這種慢波系統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值計算得到。論文還分析了UC-PBG的結構單元尺寸和UC-PBG結構周期數對色散特性和耦合阻抗的影響，結果表明