本文關(guān)鍵詞：基于廣義散射矩陣的周期性波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的泄漏特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文主要研究了三種周期結(jié)構(gòu):基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(SIW)、合成泄漏波傳輸線和復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)。針對(duì)SIW本文提出了一種基于有限元的廣義散射矩陣(GSM/FEM)求解方法,其利用周期Bloch-Floquet邊界,并加入完全匹配層(PML),精確的計(jì)算出SIW各種形式的復(fù)數(shù)傳播常數(shù)。描述了SIW中微帶線部分(或平行板部分)、矩形波導(dǎo)部分、介質(zhì)基底等部分的電磁場(chǎng)分布,建立了嚴(yán)格的求解公式,并將上述方法用Mathematica程序?qū)崿F(xiàn)。使用GSM/FEM方法求解的復(fù)數(shù)傳播常數(shù)過程中發(fā)現(xiàn)的表面波泄漏現(xiàn)象,對(duì)SIW理論進(jìn)一步完善。采用ANSYS HFSSTM軟件分別建立不同參數(shù)的PCB工藝和CMOS工藝實(shí)現(xiàn)的SIW結(jié)構(gòu)模型,并用程序?qū)崿F(xiàn)GSM/FEM公式,同時(shí)使用三維電磁場(chǎng)型來模擬周期結(jié)構(gòu)中泄漏波以TM0模態(tài)在介質(zhì)基底中的傳播現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分為兩部分。將PCB工藝模擬結(jié)果使用GSM/FEM方法進(jìn)行計(jì)算,并與已發(fā)表的經(jīng)典論文中報(bào)道的傳播常數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證方法的精確度。根據(jù)CMOS 130 nm 1P8M工藝規(guī)則,選用互補(bǔ)型傳導(dǎo)傳輸線和錐形漸變模態(tài)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模態(tài)轉(zhuǎn)換,制成兩組SIW晶片。使用太赫茲測(cè)量系統(tǒng)實(shí)際測(cè)試,同時(shí),推導(dǎo)去嵌入方法處理測(cè)量數(shù)據(jù),并與理論值進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證觀察泄漏現(xiàn)象。另外,本文整理分析已發(fā)表文章中的阻帶頻段(Stop band),提出這個(gè)頻段其實(shí)是空間諧波(Space Harmonics)耦合的復(fù)數(shù)模態(tài)區(qū)域,通過嚴(yán)密的場(chǎng)論分析,并總結(jié)前人對(duì)復(fù)數(shù)模態(tài)的描述,詳細(xì)對(duì)此頻段色散曲線進(jìn)行分析。文章中還給出了空間諧波形式的色散曲線,并通過改變金屬通孔之間間隙來觀察耦合大小對(duì)復(fù)數(shù)模態(tài)的影響。通過建立三維場(chǎng)型分布,來觀察在復(fù)數(shù)模區(qū)域模態(tài)在波導(dǎo)壁內(nèi)外的傳播情況,以及在復(fù)數(shù)模之上頻段模態(tài)的傳播特性。論文還研究了兩種合成傳輸線周期結(jié)構(gòu):缺陷地泄漏波周期結(jié)構(gòu)和復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)。改進(jìn)GSM方法對(duì)兩種周期結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)特性分析,并用實(shí)際測(cè)量驗(yàn)證了匹配電路的準(zhǔn)確性,同時(shí)從模態(tài)和場(chǎng)型兩方面驗(yàn)證了其泄漏特性。
【關(guān)鍵詞】：基片集成波導(dǎo) 周期結(jié)構(gòu) 廣義散射矩陣 Bloch-Floquet理論
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN814
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 研究現(xiàn)狀及現(xiàn)有的研究方法11-17
• 1.2.1 SIW研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 漏波天線研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 左手傳輸線研究現(xiàn)狀14
• 1.2.4 現(xiàn)有研究周期結(jié)構(gòu)的方法14-17
• 1.3 本文的主要貢獻(xiàn)17-18
• 1.4 本文的結(jié)構(gòu)安排18-20
• 第二章 周期性波導(dǎo)理論介紹20-42
• 2.1 基片集成波導(dǎo)理論20-28
• 2.1.1 基本結(jié)構(gòu)20-21
• 2.1.2 傳播特性21-26
• 2.1.3 損耗特性26-28
• 2.2 泄漏波天線理論28-30
• 2.3 左手傳輸線理論30-32
• 2.3.1 傳輸線等效電路模型和色散特性30-31
• 2.3.2 左手傳輸線周期結(jié)構(gòu)31-32
• 2.4 周期結(jié)構(gòu)分析方法32-40
• 2.4.1 全波分析矩量法32-34
• 2.4.2 BI-RME方法34-35
• 2.4.3 FDFD方法35-39
• 2.4.4 等效模型法39-40
• 2.5 本章小結(jié)40-42
• 第三章 廣義散射矩陣求解方法42-66
• 3.1 GSM/FEM方法推導(dǎo)42-55
• 3.1.1 周期性結(jié)構(gòu)42-44
• 3.1.2 廣義散射矩陣44-46
• 3.1.3 不連續(xù)性和模式分析46-51
• 3.1.4 建立求解模型51-54
• 3.1.5 求解本征模態(tài)54-55
• 3.2 數(shù)值運(yùn)算結(jié)果驗(yàn)證55-56
• 3.3 分析影響SIW能量泄漏的參數(shù)56-58
• 3.4 場(chǎng)型驗(yàn)證58-61
• 3.5 與經(jīng)典文獻(xiàn)中測(cè)試結(jié)果對(duì)比61-63
• 3.6 本章小結(jié)63-66
• 第四章 模式耦合的空間諧波研究66-82
• 4.1 SIW的布洛赫空間諧波現(xiàn)象66-76
• 4.1.1 模態(tài)之間的耦合66-72
• 4.1.2 復(fù)數(shù)模區(qū)域產(chǎn)生72-73
• 4.1.3 復(fù)數(shù)模區(qū)域特性73-76
• 4.2 模式耦合對(duì)復(fù)數(shù)模區(qū)域影響76-78
• 4.3 場(chǎng)型驗(yàn)證78-81
• 4.4 本章小結(jié)81-82
• 第五章 基片集成波導(dǎo)的泄漏特性驗(yàn)證82-98
• 5.1 使用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)SIW82-91
• 5.1.1 CMOS結(jié)構(gòu)建模分析82-83
• 5.1.2 饋電網(wǎng)絡(luò)的選取83-91
• 5.2 測(cè)試結(jié)果91-97
• 5.2.3 太赫茲測(cè)試平臺(tái)91-93
• 5.2.4 去嵌入方法推導(dǎo)93-94
• 5.2.5 太赫茲SIW測(cè)量與仿真結(jié)果對(duì)比94-97
• 5.3 本章小結(jié)97-98
• 第六章 合成傳輸線泄漏特性研究98-110
• 6.1 EH_1模態(tài)泄漏波天線98-102
• 6.1.1 泄漏波天線設(shè)計(jì)98-100
• 6.1.2 泄漏波EH_1模態(tài)特性100
• 6.1.3 泄漏波天線特性100-102
• 6.2 基于缺陷地的CRLH-TL泄漏特性研究102-108
• 6.2.1 CRLH-TL周期結(jié)構(gòu)單元102-104
• 6.2.2 由色散曲線觀察CRLH-TL泄漏特性104-106
• 6.2.3 由三維場(chǎng)型驗(yàn)證CRLH-TL泄漏特性106-108
• 6.3 本章小結(jié)108-110
• 第七章 總結(jié)與展望110-112
• 7.1 本文工作總結(jié)110-111
• 7.2 下一步工作展望111-112
• 參考文獻(xiàn)112-124
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明124-126
• 致謝126-127

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