EBG加載波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的電磁特性及其應(yīng)用研究.pdf

1、電磁帶隙（EBG，Electromagnetic Band-Gap）波導(dǎo)通過對波導(dǎo)腔體進行金屬EBG膜片加載形成。它同時具有EBG結(jié)構(gòu)緊湊、禁帶特性、帶隙外慢波效應(yīng)的特點以及腔體結(jié)構(gòu)傳輸損耗小、功率容量大的優(yōu)點，因此在微波毫米波中大功率系統(tǒng)、元器件及其小型化設(shè)計領(lǐng)域具有十分廣泛的應(yīng)用前景。 本文對EBG加載波導(dǎo)的電磁特性及其在微波濾波器和喇叭天線設(shè)計中的應(yīng)用進行研究，具體工作如下： （1）采用模式匹配技術(shù)（MMT）對四脊

2、方波導(dǎo)的雙面不連續(xù)性進行分析，得到了四脊方波導(dǎo)的本征值、截止頻率、特性阻抗、單模工作帶寬等特性與結(jié)構(gòu)尺寸之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上采用多層感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（MLPNN）模型對四脊方波導(dǎo)的雙面不連續(xù)性進行建模。MLPNN模型的計算精度與磁場積分方程法（MFIE）、有限元法（FEM）等方法相當，而計算速度大大提高，為EBG波導(dǎo)濾波器的快速設(shè)計奠定基礎(chǔ)。 （2）針對EBG膜片陣列雙排平行加載波導(dǎo)帶通濾波器（BPF）的設(shè)計，分析了膜片高度、加

3、載周期、平行間距等結(jié)構(gòu)參數(shù)對頻響特性的影響，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了中心頻率為9GHz的BPF。測量結(jié)果表明本文所設(shè)計的BPF通帶范圍為6GHz～12GHz，通帶內(nèi)插入衰減小于1dB，阻帶上邊界頻率由單排加載情形的14.2GHz提高到16GHz，阻帶衰減最大值達到55dB。與單排EBG加載波導(dǎo)BPF相比，阻帶帶寬和衰減均得到提高，可用于帶外雜波抑制。 （3）采用EBG膜片陣列對稱周期加載的方法，設(shè)計了雙極化EBG加載方波導(dǎo)BPF。在分析

4、膜片高度和加載周期對BPF頻響特性影響的基礎(chǔ)上，研制了中心頻率為10.6GH的BPF。測量結(jié)果表明，該濾波器通帶范圍7.5GHz～14GHz，帶內(nèi)插入衰減小于1dB，阻帶范圍14.5GHz～16.8GHz，阻帶衰減最大值達到45dB，雙正交線極化隔離度大于25dB，可用于雙極化系統(tǒng)中的電路抗干擾。 （4）采用EBG膜片陣列對稱加載的方法，設(shè)計了EBG加載方形棱錐喇叭天線。與普通無加載喇叭、對稱四脊加載喇叭的天線性能進行比較分析，

5、結(jié)果表明對棱錐喇叭進行EBG膜片陣列對稱加載，在相同外形尺寸的前提下，可以獲得比普通無加載喇叭更低的旁瓣、比四脊喇叭更高的方向性。在此基礎(chǔ)上研制了中心頻率為12GHz的EBG膜片加載棱錐喇叭天線。測試結(jié)果表明，在10GHz～14GHz頻帶上天線的方向性系數(shù)大于13dB，E面方向圖第一旁瓣電平比主瓣低17dB以上，雙正交線極化隔離度及工作主模與其它模式的模式隔離度均高于40dB。 （5）設(shè)計了多過渡段結(jié)構(gòu)的微波寬帶同軸－波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器