左手材料与周期性电磁材料的研究与应用
本文关键词: 左手材料 周期性 电磁谐振 电磁带隙 慢波结构 出处:《南京邮电大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:近年来,左手材料与周期性电磁谐振材料逐渐成为射频微波的研究热点之一。国内外的科研工作者对它的重视程度越来越高。这些结构拥有一些特殊的电磁特性,利用这些特殊的结构特性,可以设计与优化很多射频微波器件。本文主要研究了以多开口方形谐振环构成的左手材料作为覆层的微带天线,以及利用共面紧凑型(UC-PBG)结构和交指结构共同构成的超宽带滤波器。本文首先介绍了左手材料中的特殊现象,负折射现象,逆多普勒效应,完美透镜效应,并且讲述了利用S参数提取等效介电常数和磁导率常数。利用设计好的新型多开口方形谐振环紧密排布在微带天线四周,提高天线的方向性与增益。与此同时,利用底面蚀刻圆孔结构抑制天线的表面波,进一步优化天线,提高天线的性能。利用电磁仿真软件比较新型微带天线和普通微带天线的性能,增益提高3.4d B,半功率张角减小了24 deg。加工实物进行实物测试,测试结果与仿真结果吻合得不错。周期性电磁谐振材料具有高频阻断特性,利用紧缩型(UC-PBG)结构作为微带底板,能够实现滤波器的高频零点。本文设计的新型超宽带带通滤波器结合交指耦合与UC-PBG阵列结构,实现3d B带宽5.6GHz,FBW=140%,比传统周期结构滤波器的带宽宽很多,滤波器的带内带外性能良好。与此同时利用地面蚀刻圆孔技术进一步改善滤波器的性能,优化滤波器的带内带外性能,配合耦合调节枝节滤波器工作地更加稳定。加工实物进行实验测量,测试结果与仿真结果吻合的不错。同时,本文仿真了新型超宽带低通滤波器,利用微带直通和UC-PBG阵列结构配合耦合调节枝节,滤波器的带内带外性能良好,带宽较宽。本文还设计了新型周期结构超宽带滤波器性能优越,实现3d B带宽5.4GHz,FBW=106%,其中包含鱼骨型慢波结构与底面蚀刻周期渐变方孔。利用底面蚀刻渐变方孔以及鱼骨型慢波结构抑制表面波,同时加强上表面交指耦合强度,滤波器的整体性能,抗干扰能力,Q值均有很好的改善。通过实验验证,测试结果与仿真结构吻合的不错。
[Abstract]:In recent years, left-handed materials and periodic electromagnetic resonance materials have gradually become one of the hotspots in RF microwave research. Researchers at home and abroad pay more and more attention to it. These structures have some special electromagnetic properties. Using these special structural characteristics, many RF microwave devices can be designed and optimized. In this paper, the special phenomena, negative refraction, inverse Doppler effect and perfect lens effect in left-handed materials are introduced. It also describes how to extract the equivalent permittivity and permeability constant by using the S parameter. The new multi-opening square resonant ring is arranged around the microstrip antenna to improve the directivity and gain of the microstrip antenna, and at the same time, a new type of square resonant ring is designed to improve the directivity and gain of the microstrip antenna. In order to further optimize the antenna and improve the performance of the antenna, the surface wave of the antenna is suppressed by etching the circular hole structure on the bottom. The performance of the new type microstrip antenna and the ordinary microstrip antenna is compared by using the electromagnetic simulation software. The gain is increased by 3.4 dB, and the half power angle is reduced by 24 deg. the physical test results are in good agreement with the simulation results. The periodic electromagnetic resonance material has the characteristics of high frequency blocking, and uses the compact UC-PBG structure as the microstrip substrate. The new UWB bandpass filter designed in this paper combines interDigital coupling with UC-PBG array structure to realize the 3D B bandwidth of 5.6 GHz FBWN 140, which is much wider than the traditional periodic filter. At the same time, the in-band and out-of-band performance of the filter is optimized by using the ground etched circular hole technique to further improve the performance of the filter. The experimental results are in good agreement with the simulation results. At the same time, a new UWB low-pass filter is simulated in this paper. By using microstrip pass-through and UC-PBG array structure with coupling adjusting branch, the filter has good in-band and out-of-band performance and wide bandwidth. A novel periodic ultrawideband filter is designed in this paper. The 3D B bandwidth of 5.4GHz / FBW / 106 is realized, which includes the fishbone slow wave structure and the bottom etching period gradually changing square hole. The surface wave is suppressed by the bottom etching gradually changing square hole and the fish bone slow wave structure, and the coupling strength of the upper surface intersecting finger is strengthened at the same time. The overall performance of the filter and the anti-jamming ability of the filter are all improved. The experimental results show that the test results are in good agreement with the simulation structure.
【学位授予单位】:南京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN822;TN713
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,本文编号:1524852
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