【硕士论文】PBG技术在微波电路中的应用研究.pdf

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1、电子科技大学硕士学位论文PBG技术在微波电路中的应用研究姓名：杨建军申请学位级别：硕士专业：无线电物理指导教师：喻志远2002.2.1摘要光子带隙结构(PhotonicBandgap，简称PBG)在微波、毫米波电路中的应用是一个新的研究方向。本文叙述了PBG结构的发展状况，在通常微波电路的基础上，采用光子带隙结构，利用其频率选择特性，可构造出新概念下的无源器件：滤波器或定向耦合器，也可用于改善已有器件的特性(如放大器)或用于电磁兼容中。本文提出了两种波导中的矩形金属贴片介质层的PBG结构；一种共面波导的PBG结构及微带天线的

2、PBG结构。在毫米波段分别对它们进行仿真，利用时域有限差分法模拟了带通源在这些特殊结构中的传播，并利用商业软件HPHFSS(High—FrequencyStructureSimulator)的方法，得到了宽带的带通滤波特性，如带宽为10．8GHZ，相对带宽为33．2％，带内插损小于ldB，带外抑制达到一25dB和--30dB，并且有的也得到一定的带阻滤波特性。在40～43GHz实现具有TEM波特性的金属矩形波导，对于毫米波功率合成、TEMcell测量以及微波孤子的产生及传播特性的研究将有着重要意义。我们首先利用时域有限差分法

3、模拟PBG结构的波导滤波器模型中的带通源的传输以研究其时域传输特性，再结合傅立叶变换导出其频域传输特性，发现这种特殊的结构具有一定的带通滤波特性，且加以优化会得到更好的滤波特性。调节此滤波器的金属片的尺寸和介质片的层数我们得到了较好的带通特性。利用电磁仿真软件HPHFSS对其他PBG结构的微波电路进行了仿真，得出其特点和变化趋势，得到了较好的带通滤波特性和抑制谐波的特性。得出了一些有用的结论。、关键词：臻淳多i蟛疃撼直隰菱翁法ABSTRACTApplyingthestructureofphotonicbandgap(PBG)

4、inmicrowaveandmillimeter-wavefieldisanovelresearchdirection．ThedevelopmentstatusofPBGstructureispresentedinthispaper．IfweapplythePBGmaterialtonormalmicrowavecircuit，takingadvantageofitsfrequency—selectiveproperty,wecanconstructthepassivecomponentsuchasfilteranddire

5、ctionalcoupler．WealsoapplyPBGtobettercomponentinexistencelikeamplifierandtoEMC．TwowaveguideswithPBG，acoplanarwaveguidewithPBG，andamicrostrippatchantennawithPBGarepresented．WesimulatethestructuresusingtheFDTDmethodandcommercialsoftwareHPHFSS(High—FrequencyStructureS

6、imulator)，andgetcharacteristicofbroad—bandbandpassfiltering．Forexample，bandwidth10．8GHZ，relativebandwidth33．2％，extremelyflatpassbandO．5dB，andgreatisolation一30dBarealsopresented．Somehavebandstopcharacteristic．TheTEMpropertyofmetalrectangularwaveguideisrealizedin40～4

7、3GHz，whichisveryimportantfortheresearchofpower—synthesisinmillimeter-wave、themeasurementofTEMcellandthegenerationandtransmissionofmicrowavesoliton．Atfirst，themethodofthefinite—differencetime—domain(FDTD)isusedtosimulatethetransmissionofabandr'asSsourceinthewaveguid

8、ewithPBGtoinvestigateitstime—domaintransmissioncharacteristic．Next，wecombinethisresultwiththeFourierTransformtogettheffequency_domaintransmission