金属电磁带隙波导色散特性分析

建立了紧凑格式二维时域有限差分法(CFDTD)模型,利用二维网格划分计算三维传播问题,简化了计算量.提出了一种纵向均匀的中心缺陷型六角晶格金属电磁带隙波导结构.利用CFDTD仿真该金属电磁带隙波导,获得该结构的基模场分布及频率.改变纵向传播常数,得到对应的基模频率以及色散特性,计算结果表明色散特性满足电磁带隙的缩放特性.测量该波导在11～15 GHz以内的传输率, 12 GHz附近的波导波长和色散曲线,仿真结果与测量值误差在5%以内.     

电磁带隙结构的优化设计

运用人工神经网络对电磁带隙结构进行优化设计,并计算了几组检验样本对神经网络的精确度进行检验。训练样本和检验样本的获得均使用了基于有限元方法的HFSS商业软件,所表述的方法具有缩短设计周期,降低研发成本的优点。     

基于间隙波导的小型化可插拔式无法兰波导

针对卫星工程中的无法兰波导应用需求,基于间隙波导技术,提出新型的小型化可插拔式无法兰波导连接结构及设计方法。在波导A末端的外壁四周构建周期性的金属钉床结构,波导B末端设计相应的中空屏蔽腔,将波导A插入波导B中,以间隙配合形式构成插拔式连接结构。在特定的尺寸条件下,插拔连接部位形成具有宽电磁禁带的电磁带隙结构,阻止电磁场从插拔接触面间的微小空气间隙泄露,保证了波导间正常的电磁传输性能。对两种Ku频段标准WR75波导的无法兰波导样件进行了验证,分析了加工误差及装配误差容差特性。在WR75波导工作频率9.84～15GHz范围内,样件实测插入损耗小于0.06dB,回波损耗分别优于30dB和20dB。相比WR75标准法兰连接,无法兰波导连接截面尺寸分别缩减60%和70%以上,大幅降低了传统法兰连接的体积,同时实现了波导间快速、灵活的插拔式连接,且具有良好的制造装配容差性能,可广泛应用于各种微波部件及系统中。     

电磁带隙结构滤波特性

电磁带隙(EBG)结构是一种周期性结构,存在明显的禁带效应.为了解其特性,研究了二维平面电磁带隙结构,该装置采用在接地金属板上光刻出阵列小孔的方法制作.在对EBG结构进行仿真和计算时,利用了完全匹配层(PML)吸收边界条件的时域有限差分法(FDTD).设计的程序采用C 和Matlab语言混合编制,既简化了程序又保持了C语言速度快的特点.最后通过大量实验和研究,提出了一种新型EBG结构,在此基础上设计出宽阻带并具有双频段带隙特性的滤波电路.     

电磁带隙结构在卫星接收天线中的应用

为了有效提高天线的增益,采用电磁带隙结构作为天线的地板.利用等效电路的原理对电磁带隙结构产生禁带特性进行了初步研究,解释其电磁带隙结构的工作原理.并根据原理对传统的带隙结构进行改进,给出一种新型的电磁带隙结构--高阻抗表面结构.用这种结构作为天线的反射面,能够有效地抑制反射面上的表面波.把这种结构应用在卫星接收天线中,并进行仿真计算.仿真结果表明,采用高阻抗的电磁带隙结构作为反射面,能够有效提高天线的增益,改善其辐射方向图.     

新型S形EBG结构的超宽带基片集成波导带通滤波器

利用S形电磁带隙结构的阻波特性,设计了一种基于EBG结构的基片集成波导(SIW)超宽带带通滤波器.该滤波器通过将不同大小的S形结构单元蚀刻在SIW上金属面,以获得超宽带.所设计的带通滤波器工作频带范围为7.85～10.21 GHz,中心频率为9.03 GHz,相对带宽为26.14％,通带内的最大插入损耗约为1.54 dB,相比于文献[8～10]中类似EBG结构的带通滤波器,回波损耗较优,且具有结构紧凑、通带选择性好等优点.测量结果与仿真结果基本吻合,验证了该设计方法的有效性.     

悬置非接触式低无源互调波导法兰转换方法

针对卫星大功率微波通信系统中,波导法兰连接器由于金属接触非线性而导致的无源互调(PIM)干扰问题,提出新型悬置非接触式低无源互调波导法兰转换方法。通过悬置式周期性钉床结构,在波导法兰面之间构造双面非接触的转换连接结构,通过合理的尺寸参数设计,转换连接时在法兰面间形成电磁带隙结构,利用电磁禁带特性实现电磁场屏蔽,保证波导间正常电磁传输,同时实现了结构紧凑且内部非接触的法兰连接。该方法可以从根本上消除传统波导法兰由于不良金属电接触所导致的接触非线性,实现高效PIM抑制。设计了Ku频段非接触式低PIM波导法兰转换器样件,在工作频段10～15GHz内,样件实测插入损耗小于0.08dB,回波损耗优于20dB。PIM实测结果表明:应用该转换器样件后,对传统波导法兰连接的最大PIM抑制度超过50dB,平均值优于25dB,获得了稳定的低PIM性能,为解决传统波导法兰连接器的PIM问题提供了一种新的思路。     

不同参量的二维介质电磁带隙的反射及传输特性研究

采用有限元和Floquet定理相结合的方法,对不同参量的二维介质电磁带隙（EBG）结构的反射和传输特性进行了研究。利用EBG的周期性以较少的计算量和存储量,计算了平面波斜入射或正入射无限排列的二维介电EBG的散射特性。比较和分析了不同参数下EBG的反射和透射系数。研究结果有助于类似结构的实际设计。     

一种超宽阻带共面混合桥电磁带隙新结构

为改善共面EBG（Electromagnetic Band Gap）结构的SSN（Simultaneous Switching Noise）抑制性能, 通过在EBG结构单元设计中使用组合单元法, 提出一种适用于高速电路SSN抑制的共面混合桥电磁带隙（HB-EBG：Hybrid Bridges EBG）结构。实测结果表明, 在抑制深度为-40 dB时, HB-EBG结构阻带范围为225 MHz~15 GHz。与LBS（L-shaped Bridgesand Slits）EBG结构相比, 在保持高频段SSN抑制性能的同时, 阻带下限截止频率由432 MHz降至225MHz, 有效降低了带隙中心频率。信号传输特性的研究结果表明, 当采用局部拓扑并选择合适的走线策略时, 该结构在保持良好的SSN抑制性能的同时, 能实现较好的信号完整性。     

带有电磁带隙的5边分形多频可穿戴天线的研究

为实现天线的柔性可穿戴和多频特性,采用毛毡作为介质基板,引入Durer 5边分形天线结构和电磁带隙(EBG)结构,采用锥形微带作为馈电,并利用全波电磁仿真软件HFSS建模仿真和参数优化,天线在3.56、3.76、4.67、5.62、6.6、7.89、9.90 GHz处的回波损耗值都低于-10 dB.此外,通过建模对天线...     

人工神经网络在电磁带隙结构设计中的应用

文章采用人工神经网络对电磁带隙结构进行建模,并结合逆向方法训练网络;神经网络用于电磁带隙结构的设计,具有缩短设计时间、降低设计成本的优点;通过文中实例可以看出,人工神经网络设计的结果与数值仿真的结果吻合良好,显示出该方法的有效性。     

光子带隙谐振腔回旋管研究的评述

对光子带隙谐振腔回旋管这一新型管型的研究进行了全面的综述与评论.文中集中展示了光子晶体结构的主要物理特性,指出理解和掌握这些物理特性对于开拓新型微波器件应用所具有的重要意义.在此基础上,对光子晶体谐振腔回旋管的主要工作特性和国际、国内的相关研究工作进行了介绍,并结合目前的研究现状对以后的发展方向和所需要解决的一些关键性问题进行了分析.文章最后对光子带隙谐振腔回旋管的研究给出了一些新的思路和建议,以促进其相关的研究和发展.     

Woodpile结构中带隙的调制

Woodpile结构存在完全带隙,本文采用时域有限差分方法研究了由电介质材料和金属形成的微波波段的woodpile结构。模拟结果表明：前者完全带隙的范围为9GHz～13GHz;当用金属材料代替电介质材料时,完全带隙范围为19GHz～21.5GHz,即带隙向高频方向移动。产生这一结果的主要原因是电磁波在金属中传播时,存在一定的截止频率。     

硅介电波导管的光子与声子双重带隙（英文）

通过平面波展开法,我们对一种特殊的硅介电波导管的声子能带结构与光子能带结构进行了理论研究.为了同时产生光子带隙和声子带隙,在通常的波导管结构中设计了一种周期性的桩型结构.研究发现：在适当的结构参数条件下,一个完整的声子带隙和特定极化对称性的光子带隙可以同时得到.     

woodpile结构中完全带隙的研究

介电常数沿不同方向周期性变化的woodpile结构三维光子晶体存在完全带隙,可以实现立体空间中对光的控制传输。鉴于此,采用时域有限差分方法研究了椭圆截面和长方形截面介质柱形成的光子晶体的完全带隙。结果发现,这两种情况都存在很好的完全带隙,且带隙的宽度受到介质柱不同截面形状的有效调节。     

蝶型槽基片集成波导带通滤波器

利用基片集成波导的高通传输特性以及蝶型光子带隙结构的阻带特性,构建了一种新型结构的基片集成波导带通滤波器.为了验证该想法,设计了1个中心频率为4.65GHz,分数带宽为40%的滤波器,电磁仿真结果表明该滤波器在频率为3.71～5.6GHz范围内具有明显的通带特性,带内最大插入损耗约为0.4dB.利用PCB工艺制作了该滤波器的实物,使用矢量网络分析仪对其进行了测试,测试结果表明该滤波器的通带为3.78～5.76GHz,分数带宽约为41%,带内最小插入损耗为0.72dB,最大插入损耗为1.65dB.电磁仿真结果和实际测试结果较一致。     

缺陷模带隙一维光子晶体的简捷制备

提出一种制备具有缺陷模带隙光子晶体实验技术思路.采用激光全息光刻方法,以夹角不同两束干光对感光物质进行两次光刻曝光,在曝光重叠区域可获具有缺陷模带隙一维光子晶体.调节入射光角度可改变缺陷模位置.研究供了简捷制作缺陷模带隙光子晶体一种实验技术思路,对缺陷模低阈值激射具有应用研究价值.     

一维光子晶体的光子带隙研究

通过改变一维光子晶体的周期排列常数、两种介质的折射率比观察了电磁波在光子晶体中的光子带隙(PBG)行为.当两种介质的排列周期常数a:b=1:1和1:2时,发现光子晶体在可见光区存在一个很宽的频率截止带,即光子带隙区.另外,当两种介质的介电常数比εα:εb小于1:5,在可见光区无光子带隙存在;而当该比率大于1:5时则出现一个很宽的光子带隙.说明两种介质的介电常数比对光子带隙的影响很大,该比例越大,越容易获得光子带隙.     

声子晶体导线的振动带隙特性

为了解决超、特高压输电线路的舞动问题,提出了一种由导线、间隔棒、弹簧振子组成的声子晶体导线。基于导线的振动微分方程与Bloch理论,建立了计算声子晶体导线振动能带结构的传递矩阵法,进而通过计算发现声子晶体导线在舞动常发的频率范围内具有局域共振型带隙特性。为了验证该带隙特性,以四分裂导线为例,应用有限元法计算了有限周期声子晶体导线的振幅和频率响应特性。结果表明,在带隙的频率范围内导线振动响应具有明显衰减,为输电线路减振防舞提供一种新思路。