基于光子晶體與異向介質的新型天線的研究.pdf

1、在開展有限時域差分法(結合各向異性完全匹配層邊界)算法研究和普通天線模擬設計研究的工作基礎上,該論文主要進行了基于光子晶體(PBG)與異向介質的新型天線的研究.研究目的是利用這些新型人工材料,在保證天線的其他特性良好的前提下,設計出高方向性并且易于加工制作的新型天線.1.采用一種快速的計算方法,并結合遺傳優(yōu)化算法,進行了金屬光子晶體(MPBG)反射面天線的模擬與實驗.在此基礎上,采用類似激光腔的結構,設計了三種類型的MPBG共振天線.它

2、們分別具有高方向性系數(可達到60.0)、高輻射電阻(可達到46893Ω)的特性,或兩種特性兼有(方向性系數30.2,輻射電阻227Ω).2.設計了一種新型的光子晶體覆層.采用此覆層的光子晶體天線,方向性系數(11.2dB)已經非常接近理論極限(12.0dB).這種光子晶體覆層的設計思想與以前文獻中提出的不同,它利用的是光子晶體結構在有限尺寸下的缺陷模.而且,與以前提出的光子晶體覆層相比,它還具有易于加工制作的優(yōu)點.這種光子晶體覆層的有

3、效性也在具有理想磁導體(PMC)基底與PBG覆層的貼片天線中得到了展現.3.設計出了具有完全光子禁帶的PMC結構.這種結構具有尺寸小(邊長僅為介質中波長的23.7％)、效果明顯(將貼片天線的方向性系數提高了3.1 6dB)的優(yōu)點.結合這種PMC結構和第2點中提到的PBG覆層,首次設計出了具有PMC基底與PBG覆層的新型貼片天線,對方向性改進效果更加顯著(將貼片天線的方向性系數提高了7.3dB).4.首次將異向介質結構作為貼片天線的覆層加

4、以利用.對天線的能帶進行了分析.在選定的工作頻率,異向介質覆層將貼片天線的方向性系數提高了9.14dB.這種異向介質覆層的作用機理與光子晶體覆層的作用機理完全不同.論文對異向介質覆層的作用機理,以及覆層的層數、間距的選取,都進行了詳細的分析.該論文發(fā)展了三種光子晶體共振天線、新型PBG覆層貼片天線、新型PMC基底貼片天線、具有PMC基底和PBG覆層的新型貼片天線、異向介質覆層新型貼片天線.這也為PMC結構的特性理論、PBG覆層的理論模型