新型的微波电路及EBG结构的理论分析

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该论文重点从理论上就新型的微波电路进行了较深入的研究.全文共分为两个部分:平面电路不连续性的分析;适合于平面电路集成的电磁带隙结构(EBG)的研究;在第一部分平面电路的不连续性分析中,首先采用空域积分法(SDIE-Space Domain Integral Equation)研究CPW的不连续性,并用伽略金距量法求解.文中应用一种快速、有效的增强算法进行计算,大大减少计算时间.数值分析中得到的显式方程和等效模型在平面电路物设计如滤波器中有重要的应用价值.然后则利用一种改进的时域有限差分法(FDTD)分析了两种重要的高频互连结构:通孔和连接线,这种算法收敛快,精度高,并能大大减少计算时间和内存,计算结果和仿真结果(ANSOFT)基本吻合一致.得到了一些对微波电路计算机辅助设计有着重要的指导意义的结论.文章中第二部分首先介绍了EBG结构的一些基本概念并就几种理论分析方法作了一定的阐述,分别给出了应用实例.然后文中重点分析了两种适合于平面电路集成化的EBG结构.第一种是第三章中具体分析的一种主要用于微带电路中的电磁带隙结构(EBG):金属—基质结构即一种比较适合于电路集成的1-D和2-D EBG结构微带线<[18]>.第二种是第四章中主要分析的三种无须在接地面上刻蚀,而直接在传输线上进行开孔或变形的方法来实现的准集总LC参数阵列结构的EBG结构,位于金属接地面上方的单层或多层的高阻抗表面<[19]>;单平面紧凑UC-EBG结构<[20]>;嵌入传输线中的EBG结构<[21]>;同时该文利用FDTD法分析了该种新型的电磁带隙结构(EBG),采用单轴的各向异性的完全匹配层(UPML)作为吸收边界条件可明显减少截断处的反射误差,大大提高了计算精度.计算得到的散射参数和ANSOFT仿真结果以及实验结果基本吻合一致,进一步说明了该种方法的有效性和准确性.从得到的散射参数中可以发现这种EBG单元表现出显著的慢波特性和阻带特性,进行级联可构成带阻滤波器或谐振器,性能得到明显的改善.并且该EBG结构除了具有减少尺寸和能抑制不需要的频率的优点外,还具有易于加工的优点.
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