金属电磁带隙波导特性分析

利用有限差分(FDTD)法分析了两维金属电磁带隙(EBG)波导带隙、耦合频率和模场分布,确定了EBG结构参数和对应的频率范围;利用HFSS建立了金属电磁带隙结构分析模型,设计了带有矩形波导转换的EBG波导.基于HFSS分析该波导,得到了这两种结构的传输谱线,对比说明矩形波导接口适用于窄带应用,而圆形波导接口适用于宽带应用.实验测试结果与数值分析符合较好.     

光子晶体耦合腔波导中的慢光特性研究

研究了二维光子晶体耦合腔波导的慢光传输特性.利用平面波展开法分析不同结构的耦合腔波导的色散曲线.分析发现,光子晶体耦合腔波导的慢光特性与点缺陷微腔的几何尺寸有关.通过调制点缺陷的半径可以改变慢光导模的中心频率.另外发现,点缺陷微腔间距也是影响耦合腔波导慢光特性的重要参数.增大距离n,零色散点导模的群速度明显下降,可以获得群速度为0.005c的慢光模式,而导模的中心频率变化不大.该分析结果为设计不同要求的慢光波导结构提供重要参考.     

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.     

新型基片集成波导宽带带通滤波器

利用基片集成波导的高通传输特性以及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5.0GHz,分数带宽为60%的滤波器,电磁仿真结果表明该滤波器在频率为3.5～6.5GHz频率范围内具有明显的通带特性,带内最大插入损耗约为0.64dB.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3.8～6.8GHz,分数带宽约为56%,带内最小插入损耗为1.6dB。电磁仿真结果和实际测试结果较一致。     

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。     

电磁波在填充非线性左手介质平板波导中的传播

对填充非线性左手介质理想导体平板波导中横电波(TE波)进行了理论分析,得到其电磁场分布和色散方程.通过数值计算,给出了部分TE波低次模的色散关系曲线.结果表明,当电磁波频率为4～6GHz时,介质的电容率和磁导率都为负;电磁波在此种波导中的各次模的色散程度随电磁波频率的增大而近似线性增大;在板间距离相同时,低次模的色散比高次模的色散大;随着板间距离的增大,电磁波在波导中的相速度线性增大;当电磁波的频率一定时,波导的色散程度随波导两板间距离增大而线性增大.     

X波段介质填充的盘荷波导模型腔的理论与部分实验研究

用场匹配方法计算了X波段(f=9.37 GHz)介质填充的盘荷波导加速结构的基模(TM01模)和高次模(HEM11模)的色散曲线,结果与Mafia程序的计算结果相一致,并且直观地反映了工作模式和谐振频率之间的关系;结果还表明HEM11模的截止频率和传播常数都比TM01模的低.依据Mafia仿真和实验结果,微调模型腔的内半径,反复加工模型腔进行实验研究,并对测试条件进行了分析,得到了比较好的结果.     

二维方柱光子晶体的波导特性

具有缺陷的光子晶体,光子频率带隙内将出现局域模,而线缺陷相应地形成一个传输效率很高的光波导.计算了空气中Al材料的旋转四边形直柱光子晶体存在线缺陷时的带结构和态密度,给出了二维方形光子晶体的波导的TM模的电场分布,并讨论了波导耦合的传输效率.     

抑制同步开关噪声的新颖电磁带隙结构

为了抑制印刷电路板的同步开关噪声(SSN),提出了一种新型二维电磁带隙结构.基于金属折线增强相邻单位晶格间的电感,采用折线与含有缝隙的正方形金属贴片桥接构建单位晶格,实现新型电磁带隙结构设计.应用HFSS软件仿真分析电磁带隙结构,结果表明:与相同参数的L形桥接电磁带隙结构比较,抑制深度为-30 dB时,阻带带宽为0.45～5.3 GHz,相对带宽提高了约15％,阻带下限截止频率下降了150 MHz.测量结果与仿真结果吻合,能够全向抑制电源平面上的SSN,同时采用差分线对传输信号时,对信号完整性造成的影响较小.     

新型紧凑电磁带隙结构在微波合路器中的应用

讨论了一种新型微带线电磁带隙(Electromagnetic Band-Gap,EBG)结构.该结构具有良好的阻带特性和极小的通带波纹.与通常的EBG结构相比,该结构具有小型化和结构紧凑的特点.应用该电磁带隙结构设计了一个微波合路器,包括两个EBG结构带阻滤波器和一个T型分支线,可以将两路频率不同的微波信号进行功率合成.微波合路器计算仿真和实验测量结果吻合很好.这种EBG结构在中小功率微波系统中具有良好的应用价值.     

人工磁导体结构组成间隙波导的理论仿真研究

介绍了周期平行金属线的色散方程,给出了PEC-AMC 结构的等效电路图,分析了PEC-AMC 结构中的电磁波传播模式,得出了该结构的色散曲线.根据理论用CST 和HFSS 两种仿真软件设计了工作在1. 2-2. 2GHz 的间隙波导,将两种结果进行了对比,证明了由人工磁导体结构组成间隙波导的可行性.     

Metal-LHM-Metal三层对称平板波导的传输特性研究

在TE极化情况下,对芯层为左手材料,衬底层和覆盖层均为金属的对称平板波导（Metal—LHM—Metal）的传输特性进行研究．利用传输矩阵推导其导波条件,并采用图解法对其不同的传播模式和相应的电场分布进行分析．Metal—LHM—Metal波导结构不存在基模,支持导波同时也存在表面波,阶数m对电场分布有显著影响．     

Optimization design for polymeric S-shaped ridge waveguide

The dispersion characteristics and transverse field distribution of the fundamental and higher order modes are analyzed for polymeric ridge multimode waveguide by a new technique which is based on the combination of the effective index method and the variational method. An algorithm is implemented to study the effect of the structure parameters and dimensions on the dispersion curves. The optical field distribution of the fundamental and higher order modes for TM modes are computed. The single mode conditions of polymeric ridge waveguide are obtained. The relationship between the curvature radius and the bending loss of S-shaped ridge waveguide are studied with wide-angle finite-difference beam propagation method and effective index method. The conclusion is: when the curvature radius is larger than 5000 µm, the bending loss will not decrease distinctly even if the curvature radius increases, and the light can propagate stably in the S-shaped ridge waveguide.     

一种基于叉型电磁带隙结构微带天线设计

天线增益很大程度上决定了天线的整体性能,用传统的方法提高天线增益需要付出很大的代价,而电磁带隙结构(EBG)的提出使高性能天线的设计和制作成为可能.文章采用新的紧凑叉型EBG结构来设计天线.仿真和实验结果均证明,加载EBG结构以后天线的增益提高,说明了电磁带隙材料的引入可以有效改善原有天线的性能,同时紧凑的结构更易于实现小型化的天线,这对实现高效紧凑的天线阵具有重要意义.     

半模基片集成波导和微带转换的分析

为实现基片集成波导结构的小型化,沿场分布对称面将其截成两半,利用等效磁壁限制场型变化,提出了半模基片集成波导结构.在此基础上,研究了半模基片集成波导与微带线的转换问题,并设计Ku波段的半模基片基层波导-微带线转换结构.仿真结果表明,在所设计的频段内,插损优于0.5 dB,反射损耗小于-15 dB,实测结果与仿真结果基本吻合.实验表明,半模基片集成波导能够保持基片集成波导的传播特性.     

手征负折射媒质对称平板波导的色散特性

根据麦克斯韦方程组以及手征媒质的本构关系, 研究了手征负折射平板波导的色散特性. 通过引入归一化频率、归一化传播常数, 得到了用归一化参数表示的手征负折射平板波导的色散方程. 数值计算结果表明, 手征参数对平板波导的色散特性影响很大. 当相对手征参数约为0.047 7 时, 左旋极化波零阶模消失; 当相对手征参数大于1, 即为手征负折射媒质时, 存在零阶模. 此外, 还比较了手征负折射媒质平板波导和一般手征媒质平板波导的色散曲线变化趋势.     

Extrusion Freeforming of Millimeter-Wave Electromagnetic Bandgap (EBG) Photonic Crystals

Extrusion freeforming can be used for the rapid prototyping of millimeter-wave electromagnetic bandgap (EBG) structures. In this work, an alumina-polymer paste with a relatively high volatility solvent (propanol) was used and the characteristics of the ceramic paste, particularly the rheological features are described. The advantage of high volatility solvent is that the viscosity and elastic modulus of the paste are increased sharply as the solvent evaporates. Thus, the rigidity of the extruded filament is quickly increased as a small amount of solvent evaporates. Finally, by employing this procedure, different EBG structures such as 2-D, 3-D woodpile and aperiodic structures were fabricated and their bandgaps were measured. The experimental results show that extrusion freeforming is a relatively simple and easy method to fabricate these woodpile structures with a bandgap in the 90–110 GHz region.