FDTD方法分析微帶結構的電磁特性.pdf

1、微帶線是位于接地層上由電介質(zhì)隔開的印制導線,它是一根帶狀導線(信號線)。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構傳輸線。與金屬波導相比,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。60年代前期,由于微波低損耗介質(zhì)材料和微波半導體器件的發(fā)展,形成了微波集成電路,使微帶線得到廣泛應用,相繼出現(xiàn)了各種類型的微帶線。為了適應不同的需要,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、由導體薄片粘貼在背面有導體接地板的介質(zhì)基片上的天線,它最早由Deschamps于1953年提出。由于當時技術的限制,直到20世紀70年代初,當較好的理論模型以及對覆銅或覆金的介質(zhì)片的光刻技術發(fā)展之后,實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計、優(yōu)化。首先,設計了諧振頻率為10GHz的微帶天線,模擬分析發(fā)現(xiàn)此天線一致

3、性較好,可以應用于雷達通信等要求高頻通信的電磁系統(tǒng)。而對于多諧振點微帶天線的優(yōu)化,則采用DGS結構的低通性質(zhì),優(yōu)化去掉了高次諧振點。DGS是一種接地板缺陷結構,此結構的電磁特性表現(xiàn)為低通特性。對DGS結構的研究涉及到了比較常見啞鈴型結構,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。在此基礎上,設計了一種新型的DGS結構,并用來對微帶天線進行優(yōu)化。本文還設計了一種截止頻率在4.12GHz的DGS型低通濾波器,

4、DGS型濾波器采用微帶枝節(jié)結構,和DGS結構的配合來完成。研究了微帶枝節(jié)長度變化時對阻帶中心的影響,通過微帶枝節(jié)結構的串聯(lián)拓展了阻帶的帶寬。整個電路結構簡單緊湊,且DGS型低通濾波器比傳統(tǒng)濾波器阻帶拓寬了近15％。
　　 作者進一步研究了在覆蓋色散介質(zhì)時微帶天線的特性,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。其中對生物介質(zhì)的研究,本文提出了一種通過覆蓋