光子晶体结构贴片天线研究

采用时域有限差分法(FDTD)研究光子晶体带隙结构(PBG)对贴片天线性能的影响,设计了一种基于光子晶体结构的贴片天线,通过仿真,与普通贴片天线进行了对比.结果表明,通过添加光子晶体结构能提高天线增益.     

基于光子晶体的多频微带缝隙天线的设计与仿真

在普通微带缝隙天线介质基板内引入光子晶体结构,设计了一种基于PBG结构的多频微带缝隙天线,采用平面波展开法对该天线进行了理论分析,并用HFSS 10.0对该天线进行了仿真.与传统的微带缝隙天线相比,PBG结构的引入改善了微带缝隙天线的辐射特性及多频工作性能.该天线可以用于跳频通信系统中.     

内嵌结构光子晶体在F 型微带天线中的应用

对常用的正方晶格光子晶体结构进行改进优化,设计出一种新型内嵌结构式二维光子晶体,即在普 通正方晶格光子晶体内部嵌入同类晶格的光子晶体。将该结构光子晶体应用到F 型微带天线中,采用平面波展开 法,进行大量仿真计算。结果表明:与传统的微带天线相比,加入该结构光子晶体后的微带天线回波损耗由 -18. 2465dB 降低到-41. 0624dB。天线具有更好的阻抗特性和辐射效率,方向图有所改善,背瓣辐射最大处减少约 5dB。这种新型的光子晶体微带天线达到了提高天线性能的目的。     

一种高增益微波光子天线阵列的设计

设计了一种中心频率为20 GHz的8单元微带光子天线阵列,利用微波光子技术解决了传统微波技术在高频、宽带等方面的问题。天线单元为矩形微带贴片天线,馈电网络采用具有λ/4阻抗匹配枝节设计的多级T型等分功分器。采用光子上变频技术产生20 GHz的微波信号,光载微波信号经光纤传输后由阵列天线发射。利用三维高频结构电磁场仿真对该天线阵模型的搭建和优化进行仿真,结果表明天线阵仿真阻抗带宽为1.15 GHz,在带宽内最大增益为13.6 dBi。将天线阵列应用到微波光子系统发射端,测量结果表明,最大增益可以达到6.92 dBi。该天线阵列性能良好,可广泛应用于未来移动通信网络覆盖领域。     

一种应用于2.45GHz的微带整流天线设计

为实现对低功耗负载的微波供电,设计了应用于2.45 GHz的微带整流天线。在接收天线设计中,引入了光子晶体(PBG)结构,提高了接收天线的增益和方向性;在低通滤波器部分引入了缺陷地式(DGS)结构,以相对简单的结构实现了2.8 GHz低通滤波器特性;最后通过ADS软件设计得出了用于微带传输线与整流二极管间的匹配电路。将接收天线、低通滤波器和整流电路三部分微带电路进行整合,完成整流天线的设计。通过实验测试,该整流天线的增益为4.29 dBi,最高整流效率为63%。通过引入光子晶体结构和缺陷地式结构,在保证整流天线增益和整流效率的基础上,有效地减小了天线的尺寸,简化了设计方法。     

一种新型光子晶体结构的微带天线

提出了一种新型的基于二维光子晶体基底的微带天线,光子晶体结构是人造的周期性电介质结构,本文采用的方法是在电介质中引入周期性分布的空气孔洞,孔洞的分布是三角形点阵,然后在中心孔洞引入缺陷,但只是在中心孔洞的下半部分引入缺陷,即中心孔洞的深度为周围孔洞深度的一半,天线的贴片放在孔洞的底部,即将天线贴片放在了光子晶体内部。我们采用HFSS仿真软件对该结构进行了模拟,数值仿真结果表明该结构对天线的方向性有明显改善。     

二维光子晶体接地板对微带贴片天线性能的改善

给出了一种基于光子晶体接地板的新型微带贴片天线.这种微带贴片天线被置于具有二维光子晶体接地板的介质基片上,此结构能够有效地阻止表面波的传输.利用Ansoft公司的高频电磁场仿真软件HFSS研究了该光子晶体材料的阻带位置和阻带带宽,以及这种光子晶体微带天线的输入反射损耗和方向图等重要参数,并与普通微带贴片天线进行了比较,结果表明,光子晶体结构增大了微带天线的工作带宽,提高了前向辐射的增益.     

光子晶体在提高雷达收发隔离中的应用研究

光子晶体是一种具有频率禁带的新型周期结构,它独特的频率带隙特性使其具有广泛的应用前景.简单介绍了雷达收发隔离常用措施,将光子晶体高阻表面应用到收发隔离中,设计了一种用来改善雷达收发天线隔离度的高阻抗电磁表面结构,实测结果表明该结构改善收发隔离度达15 dB以上,效果显著.     

光子晶体微带天线的设计与仿真

以传统的介质型光子晶体结构为基础,提出了一款新型的光子晶体微带天线,其介质板中空气孔洞按三角形点阵形式周期排列于介质板上下两层,其高度为原有高度的一半,研究该结构对天线性能的影响。结果表明:该结构的引入使天线的回波损耗降低到–44 dB,天线具有更好的阻抗特性和辐射效率,天线全向性增强,达到了改善天线性能的目的。此外,由于该结构的特殊性,讨论了天线加入缺陷结构后的禁带特性。     

光子晶体的研究进展

光子晶体是一种具有光子带隙的周期性电介质结构,落在光子带隙中的光不能传播.由于其独特的调节光子传播状态的功能,成为实现光通讯和光子计算机的基础.光子晶体的制备是发展光子晶体的关键,而可见光和近红外波段光子晶体的制备更是难点.本文阐述了光子晶体的概念及其特性后,分别介绍了光子晶体的实验研究和应用研究.实验研究重点介绍了光子晶体的制备方法.应用研究重点介绍了单模发光二极管光、光波导器件和微波天线等.     

一种基于光子带隙结构的新型圆极化天线

分析了一种畸变式共面紧凑型光子带隙(DUC-PBG)结构的阻带特性,论证了其结构比传统的UC-PBG更加紧凑,因而更有利于实现光子晶体天线的小型化。在提出一种圆极化微带天线的基础上,将这种DUC-PBG结构刻蚀在贴片天线的周围,并使得天线的工作频率落在它的阻带范围内,以此来实现抑制表面波和改善天线性能的目的。通过对该结构进行数值仿真,证实了该设计在抑制表面波、削弱交叉极化分量、提高增益及改善天线的辐射方向性等方面的有效性。     

Investigation of Surface-Wave Reduction in UC-PBG Patch Antenna by Using a Transient Electrooptic Near-Field Mapping Technique

A transient electrooptic near-field mapping system based on a gain-switched distributed feedback (DFB) pulsed laser and a CdTe electrooptic crystal was used for characterizing transient near-field patterns of conventional and uniplanar compact photonic bandgap (UC-PBG) patch antennas fabricated on a low-cost FR4 substrate. Effect of the UC-PBG structure on reduction in surface waves in the UC-PBG patch antenna was investigated experimentally by comparing transient near-field patterns of the conventional and UC-PBG patch antennas     

Aperture-coupled patch antenna on UC-PBG substrate

The recently developed uniplanar compact photonic bandgap (UC-PBG) substrate is successfully used to reduce surface-wave losses for an aperture-coupled fed patch antenna on a thick high dielectric-constant substrate. The surface-wave dispersion diagram of the UC-PBG substrate has been numerically computed for two different substrate thickness (25 and 50 mil) and found to have a complete stopband in the frequency range of 10.9-13.5 and 11.4-12.8 GHz, respectively. The thicker substrate is then used to enhance broadside gain of a patch antenna working in the stopband at 12 GHz. Computed results and measured data show that, due to effective surface-wave suppression, the antenna mounted on the UC-PBG substrate has over 3-dB higher gain in the broadside direction than the same antenna etched on a grounded dielectric slab with same thickness and dielectric constant. Cross-polarization level remains 13 dB down the co-polar component level for both E- and H-planes     

UC-PBG结构创建准TEM波导的仿真分析

光子带隙(Photonic BandGap, PBG),是指人造的周期性电介质结构,它使得在一定频率范围内的电磁波是禁止传播的,而单平面紧凑型光子带隙结构(UC-PBG)是一种以微带基片为载体的周期性平面光子带隙结构。该文用UC-PBG结构置换标准矩形波导窄边,可在UC-PBG结构的谐振频率点附近将TE10模转变成准TEM模。通过对整个系统进行仿真计算,证实了此方法切实有效,在Ku波段转换带宽达到450 MHz。     

UC-PBG结构在微带滤波器设计中的应用

针对微带电路频率响应多谐性的影响,本文研究应用UC-PBG结构集成到微带电路的设计中,从而削弱高次谐波对微带传输线的影响,提高微波滤波器的频带特性,并通过设计测试C波段PBG带通滤波器加以验证.     

一种新型弹载偶极子天线分析与设计

给出了一种新型结构的弹载偶极子天线,采用基于自补结构的蛇形振子作为辐射器,并用矩量法对振子结构进行优化,采用简化形式的锥形BALUN以实现平衡馈电。测试结果表面该天线具有良好的E面全向特性和宽带特性。主要分析了该天线的辐射特性,最后给出并分析了实测数据。该天线具有结构紧凑、馈电简单、带宽较宽、易于制作等优点。     

偏振可调的太赫兹光电导天线设计北大核心

提出了一种偏振可调的太赫兹光电导天线,其结构由四个弧形金属电极、低温砷化镓衬底和氮化硅抗反射涂层构成。通过对光电导天线的工作原理分析,可以发现弧形金属电极结构决定天线的辐射偏振,且衬底的载流子迁移率、载流子寿命和衬底材料对激光的吸收直接影响天线的辐射特性。利用COMSOL软件对该光电导天线进行建模仿真,其结果表明该光电导天线可以在45°方向倍增地辐射线偏振太赫兹波,且辐射强度相较于常规光电导天线提高了30%,辐射带宽高达10 THz。所设计太赫兹光电导天线具有偏振可调、结构简单和易于加工等特点,在太赫兹光谱检测领域具有广阔的应用前景。     

X波段共面波导结构串馈天线的设计

介绍了共面波导天线的辐射原理,在此基础上依据串馈天线理论设计出一种共面波导结构的串馈天线。天线辐射单元由6个微带单元串接组成,辐射单元与上地面之间的缝隙为恒定值,各个辐射单元的辐射系数由泰勒加权法确定,各个辐射单元的辐射能量逐次递减。经仿真计算回波损耗小于15 dB时,天线带宽为260 MHz(10.45~10.71 GHz),天线辐射主瓣与最大旁瓣差大于16.5 dB,天线的辐射效率为69%。     

A uniplanar compact photonic-bandgap (UC-PBG) structure and itsapplications for microwave circuit

This paper presents a novel photonic bandgap (PBG) structure for microwave integrated circuits. This new PBG structure is a two-dimensional square lattice with each element consisting of a metal pad and four connecting branches. Experimental results of a microstrip on a substrate with the PEG ground plane displays a broad stopband, as predicted by finite-difference time-domain simulations. Due to the slow-wave effect generated by this unique structure, the period of the PBG lattice is only 0.1λ₀ at the cutoff frequency, resulting in the most compact PEG lattice ever achieved. In the passband, the measured slow-wave factor (β/k₀) is 1.2-2.4 times higher and insertion loss is at the same level compared to a conventional 50-Ω line. This uniplanar compact PBG (UC-PBG) structure can be built using standard planar fabrication techniques without any modification. Several application examples have also been demonstrated, including a nonleaky conductor-backed coplanar waveguide and a compact spurious-free bandpass filter. This UC-PBG structure should find wide applications for high-performance and compact circuit components in microwave and millimeter-wave integrated circuits     

三角阵列电极的太赫兹光电导天线结构设计

光电导天线具有室温操作、紧凑设计和宽带辐射等优点,但辐射功率低限制了其广泛应用,其中低光吸收率是辐射功率低的主要原因之一。传统的天线电极无尖端结构,边缘电场弱,导致了低的光吸收率。为了提高光电导天线的辐射功率,设计了一种三角阵列天线电极结构,该电极结构由5个三角形尖端排列组成。使用时域有限差分(FDTD)方法研究了800 nm飞秒激光照射下电极的电场增强和衬底对光的吸收。此结构增加了激光入射到衬底的面积,并且减小了光载流子传输距离,在无电场情况下光的吸收率达到30.57%,相对于传统天线提高了161%。三角阵列电极结构为传统电极结构设计提供了新思路,有望与纳米结构结合进一步提高辐射功率。