fdtd方法分析微带结构的电磁特性

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1、南京农业大学硕士学位论文FDTD方法分析微带结构的电磁特性姓名：刘建晓申请学位级别：硕士专业：生物物理学指导教师：杨宏伟201012摘要FDTD方法分析微带结构的电磁特性要微带线是位于接地层上由电介质隔开的印制导线，它是一根带状导线(信号线)。与地平面之间用一种电介质隔离开。特别适合制作微波集成电路的平面结构传输线。与金属波导相比，其有体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高和制造成本低等特点。60年代前期，由于微波低损耗介质材料和微波半导体器件的发展，形成了微波集成电路，使微带线得到广泛应用，相继出现了各种类

2、型的微带线。为了适应不同的需要，可以做成各种微带电路，比较常见的有微带天线，微带滤波器等。微带天线是由导体薄片粘贴在背面有导体接地板的介质基片上的天线，它最早由Deschamps于1953年提出．由于当时技术的限制，直到20世纪70年代初，当较好的理论模型以及对覆铜或覆金的介质片的光刻技术发展之后，实际的微带天线才制造出来，此后这种新型的天线得到长足的发展。本文采用时域有限差分方法(FDTD)研究了微带天线和微带滤波器。主要涉及到了微带天线的设计、优化。首先，设计了谐振频率为10GHz的微带天线，模拟分析发

3、现此天线一致性较好，可以应用于雷达通信等要求高频通信的电磁系统。而对于多谐振点微带天线的优化，则采用DGS结构的低通性质，优化去掉了高次谐振点。DGS是一种接地板缺陷结构，此结构的电磁特性表现为低通特性。对DGS结构的研究涉及到了比较常见哑铃型结构，并通过改变哑铃的边长和狭缝来改变其等效电感和等效电容，从而影响其频率特性。在此基础上，设计了一种新型的DGS结构，并用来对微带天线进行优化。本文还设计了一种截止频率在4．12GHz的DGS型低通滤波器，DGS型滤波器采用微带枝节结构，和DGS结构的配合来完成。研

4、究了微带枝节长度变化时对阻带中心的影响，通过微带枝节结构的串联拓展了阻带的带宽。整个电路结构简单紧凑，且DGS型低通滤波器比传统滤波器阻带拓宽了近15％。作者进一步研究了在覆盖色散介质时微带天线的特性，文中提及了两种色散介质：等离子体和生物介质。对于色散介质的分析，建造冷等离子体模型，使用比较常见且精度较高的Z变换法。其中对生物介质的研究，本文提出了一种通过覆盖生物色散介质来小型化天线的方法。通过实例分析，发现此方法使天线的体积减小了27％。文中模型的模拟应用FDTD方法通过编程实现，对于程序，作者进行了模

5、块化设计，可方便用于不同情况的分析．关键词：FDTD；微带天线；DGs；滤波器；色散介质ABSTltACTUSINGFDTDMETHoDANALYSISMICROⅥiAVESTRUCTUREABSTRACTMicros廿iplineisa曲boncable(si印a1line)，wllichlocatedontllegrouIldnoorsep锄ledbyadielectricprintedconductors．』‰dbeMeentllegroundplaneseparatedbyadielec仃ic．n’

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