论文部分内容阅读
光子晶体是近年来的研究热点,光子晶体的基本特性是具有光子带隙(Photonic Band-Gap,PBG),即能够阻止一定频率范围内电磁波的传播。电磁带隙(Electromagnetic Band-Gap,EBG),即应用于微波频段的PBG结构,也具有带隙特性,能够阻止电磁波在电磁带隙中的传播。EBG的这种阻带特性在微波领域得到了广泛的应用。EBG结构主要包括介质EBG、金属型EBG和金属-介质型EBG,金属型EBG和介质型EBG带隙特性好,但是它们的体积大,不适合实际实用。高阻抗表面结构作为金属-介质型EBG的一种,具有体积小的优点。它不仅具有带隙特性,而且能在一定的频带范围内实现同相反射,可以代替金属导电体用作天线的反射板,降低具有反射器天线的轮廓。缺陷地结构(Defected Ground Structure,DGS)是另外一种金属-介质型EBG,相比与其他PBG结构,它仅由一个或几个缺陷结构单元组成,带隙中心频率主要由该缺陷单元结构所决定,结构更加简单,尺寸更小。本文主要研究这两种尺寸小、实用性强的EBG结构及它们的小型化方法,最后将他们应用到天线中,改善天线的性能。本文首先详细阐述了PBG结构的基本性质和基础理论,并归纳了目前应用比较广泛的PBG结构的分析方法,详细介绍了高阻抗表面的基本理论和分析方法。然后详细分析了两种高阻抗表面:过孔型高阻抗表面和UC-PBG(Unipalar Compact Photonic Bandgap),分析了各个参数对于其带隙的影响和实现小型化的方法,并设计了一种新的UC-PBG结构,达到了小型化的目的;详细阐述了DGS的基础理论,讨论了各个参数对于其带隙的影响,得到了DGS结构的设计方法,最后分析了DGS结构小型化方法。最后将过孔型高阻抗表面PBG结构和UC-PBG结构应用到偶极子天线和阿基米德螺旋天线,仿真所得结果与理论分析吻合得很好,证明了在上述两种天线上附加PBG结构能够有效改善天线的多项指标,同时研制了低剖面偶极子天线并对其进行了实测,和仿真结果基本符合,验证了理论研究的正确性;并将DGS结构应用到微带天线阵中,抑制了天线之间的耦合。