EBG加載波導結構的電磁特性及其應用研究.pdf

1、電磁帶隙（EBG，Electromagnetic Band-Gap）波導通過對波導腔體進行金屬EBG膜片加載形成。它同時具有EBG結構緊湊、禁帶特性、帶隙外慢波效應的特點以及腔體結構傳輸損耗小、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計領域具有十分廣泛的應用前景。 本文對EBG加載波導的電磁特性及其在微波濾波器和喇叭天線設計中的應用進行研究，具體工作如下： （1）采用模式匹配技術（MMT）對四脊

2、方波導的雙面不連續(xù)性進行分析，得到了四脊方波導的本征值、截止頻率、特性阻抗、單模工作帶寬等特性與結構尺寸之間的關系。在此基礎上采用多層感知器神經(jīng)網(wǎng)絡（MLPNN）模型對四脊方波導的雙面不連續(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波導濾波器的快速設計奠定基礎。 （2）針對EBG膜片陣列雙排平行加載波導帶通濾波器（BPF）的設計，分析了膜片高度、加

3、載周期、平行間距等結構參數(shù)對頻響特性的影響，在此基礎上設計了中心頻率為9GHz的BPF。測量結果表明本文所設計的BPF通帶范圍為6GHz～12GHz，通帶內插入衰減小于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，設計了雙極化EBG加載方波導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上，研制了中心頻率為10.6GH的BPF。測量結果表明，該濾波器通帶范圍7.5GHz～14GHz，帶內插入衰減小于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）設計了多過渡段結構的微波寬帶同軸－波導轉換器