FDTD方法分析微帶結(jié)構(gòu)的電磁特性.pdf

1、微帶線是位于接地層上由電介質(zhì)隔開的印制導(dǎo)線,它是一根帶狀導(dǎo)線(信號(hào)線)。與地平面之間用一種電介質(zhì)隔離開。特別適合制作微波集成電路的平面結(jié)構(gòu)傳輸線。與金屬波導(dǎo)相比,其有體積小、重量輕、使用頻帶寬、可靠性高和制造成本低等特點(diǎn)。60年代前期,由于微波低損耗介質(zhì)材料和微波半導(dǎo)體器件的發(fā)展,形成了微波集成電路,使微帶線得到廣泛應(yīng)用,相繼出現(xiàn)了各種類型的微帶線。為了適應(yīng)不同的需要,可以做成各種微帶電路,比較常見的有微帶天線,微帶濾波器等。微帶天線是

2、由導(dǎo)體薄片粘貼在背面有導(dǎo)體接地板的介質(zhì)基片上的天線,它最早由Deschamps于1953年提出。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)的限制,直到20世紀(jì)70年代初,當(dāng)較好的理論模型以及對(duì)覆銅或覆金的介質(zhì)片的光刻技術(shù)發(fā)展之后,實(shí)際的微帶天線才制造出來,此后這種新型的天線得到長足的發(fā)展。
　　 本文采用時(shí)域有限差分方法(FDTD)研究了微帶天線和微帶濾波器。主要涉及到了微帶天線的設(shè)計(jì)、優(yōu)化。首先,設(shè)計(jì)了諧振頻率為10GHz的微帶天線,模擬分析發(fā)現(xiàn)此天線一致

3、性較好,可以應(yīng)用于雷達(dá)通信等要求高頻通信的電磁系統(tǒng)。而對(duì)于多諧振點(diǎn)微帶天線的優(yōu)化,則采用DGS結(jié)構(gòu)的低通性質(zhì),優(yōu)化去掉了高次諧振點(diǎn)。DGS是一種接地板缺陷結(jié)構(gòu),此結(jié)構(gòu)的電磁特性表現(xiàn)為低通特性。對(duì)DGS結(jié)構(gòu)的研究涉及到了比較常見啞鈴型結(jié)構(gòu),并通過改變啞鈴的邊長和狹縫來改變其等效電感和等效電容,從而影響其頻率特性。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種新型的DGS結(jié)構(gòu),并用來對(duì)微帶天線進(jìn)行優(yōu)化。本文還設(shè)計(jì)了一種截止頻率在4.12GHz的DGS型低通濾波器,

4、DGS型濾波器采用微帶枝節(jié)結(jié)構(gòu),和DGS結(jié)構(gòu)的配合來完成。研究了微帶枝節(jié)長度變化時(shí)對(duì)阻帶中心的影響,通過微帶枝節(jié)結(jié)構(gòu)的串聯(lián)拓展了阻帶的帶寬。整個(gè)電路結(jié)構(gòu)簡單緊湊,且DGS型低通濾波器比傳統(tǒng)濾波器阻帶拓寬了近15％。
　　 作者進(jìn)一步研究了在覆蓋色散介質(zhì)時(shí)微帶天線的特性,文中提及了兩種色散介質(zhì):等離子體和生物介質(zhì)。對(duì)于色散介質(zhì)的分析,建造冷等離子體模型,使用比較常見且精度較高的Z變換法。其中對(duì)生物介質(zhì)的研究,本文提出了一種通過覆蓋