電磁帶隙結(jié)構(gòu)及其在寬帶技術(shù)中的應(yīng)用.pdf

1、微波光子晶體，也稱為電磁帶隙結(jié)構(gòu)或者電磁晶體，是一種具有頻率禁帶的新型周期結(jié)構(gòu)，其特有的性質(zhì)使得電磁晶體具有廣泛的應(yīng)用前景。本文主要對(duì)一維和二維結(jié)構(gòu)的電磁帶隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值仿真研究，研究不同結(jié)構(gòu)和參數(shù)下電磁帶隙結(jié)構(gòu)的特性，以掌握其帶隙與各項(xiàng)參數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，為電磁帶隙結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。 文中主要運(yùn)用時(shí)域有限差分方法和傳輸矩陣方法，對(duì)一維和二維介質(zhì)型電磁帶隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，具體包括傳統(tǒng)均勻周期電磁帶隙結(jié)構(gòu)、缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)、串聯(lián)結(jié)構(gòu)

2、、無(wú)序結(jié)構(gòu)、二維介質(zhì)型電磁帶隙結(jié)構(gòu)，此外還分析了目標(biāo)覆蓋周期結(jié)構(gòu)的散射特性，缺陷地結(jié)構(gòu)在微波電路中的應(yīng)用。文中各部分的主要研究有如下幾點(diǎn)： 首先，分析了傳統(tǒng)的均勻周期的電磁帶隙結(jié)構(gòu)特性，給出了不同介電常數(shù)配比下電磁特性，研究發(fā)現(xiàn)，介電常數(shù)階躍變化越大，越容易頻繁地出現(xiàn)電磁帶隙。當(dāng)介電常數(shù)變化相近的時(shí)候，電磁帶隙幾乎消失，很顯然當(dāng)兩者相對(duì)介電常數(shù)相近的時(shí)候，電磁帶隙結(jié)構(gòu)趨于單一介質(zhì)。當(dāng)均勻電磁帶隙結(jié)構(gòu)中引入缺陷態(tài)以后，電磁特性也發(fā)

3、生了變化，在帶隙之間出現(xiàn)了諧振峰，這種特性可以應(yīng)用于諧振濾波器以及微擾法測(cè)量材料參數(shù)。為了增大帶隙的范圍，文中分析了串聯(lián)結(jié)構(gòu)的電磁特性，這種串聯(lián)結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)帶隙位置的串聯(lián)，因而有效地增大帶隙范圍，當(dāng)然還有其他結(jié)構(gòu)、如并聯(lián)結(jié)構(gòu)，三元結(jié)構(gòu)以及多元結(jié)構(gòu)、周期間距的不均勻結(jié)構(gòu)等等，隨著組成介質(zhì)元素的增加，其組合方式也越來(lái)越多。嚴(yán)格的周期結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生電磁帶隙，無(wú)序結(jié)構(gòu)同樣能有效的產(chǎn)生帶隙，根據(jù)傳輸矩陣法分析了無(wú)序結(jié)構(gòu)特性實(shí)現(xiàn)chebyshev濾波特

4、性，無(wú)序結(jié)構(gòu)階數(shù)的增加能增加帶隙的深度和帶隙的寬度。 對(duì)于二維結(jié)構(gòu)，研究發(fā)現(xiàn)，周期結(jié)構(gòu)的層數(shù)不會(huì)改變電磁帶隙的位置，但能夠影響帶隙的深度。具有同樣周期間距和元胞間距的方形結(jié)構(gòu)和圓形結(jié)構(gòu)，帶隙的位置幾乎相同，兩者對(duì)不同模式的電磁波具有不同的電磁帶隙特性。二維結(jié)構(gòu)中引入缺陷態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，這種電磁帶隙波導(dǎo)，比傳統(tǒng)的波導(dǎo)具有更高的效率。同時(shí)研究了目標(biāo)覆蓋周期結(jié)構(gòu)的散射特性，電磁帶隙能夠在某些頻段降低目標(biāo)的雷達(dá)散射截面，為目標(biāo)隱身