新型三维宽带/双频电磁周期结构分析与设计

【摘要】：针对电磁兼容及军事隐身等需求,本文开展了三维新型宽带及双频电磁周期结构研究。该研究主要着眼于新型透波型周期结构、吸波型周期结构的设计与分析。提出的结构设计简单、原理清晰,性能优良。本文工作对电磁周期结构研究及其在电磁兼容等领域的应用具有重要意义。第一章介绍了电磁周期结构基本概念及其分类,并详细介绍了透波型以及吸波型电磁周期结构研究发展,总结了传统形式结构的局限性,并介绍了最新发展趋势,分析了新型电磁周期结构研究的必要性。第二章介绍了电磁周期结构数值分析以及等效电路两种分析方法,并简单介绍了CST、ADS仿真软件。此外,通过分析滤波技术、交叉耦合技术等,得出了传输零点控制的基本方法,为后面章节中设计椭圆透波响应结构奠定理论基础。第三章分析了传统平面型透波结构的局限性,介绍了准椭圆透波结构研究最新进展,并提出了一种具有准椭圆宽带透波特性的设计。该周期结构由简单的带环缝腔体组成,具有宽带、多谐、单边陡降等透波特性。本章仿真分析了其结构参数对工作特性的影响,并从空间电磁场以及电路分析两个角度深入分析了其工作机理,有力地指导了该新型结构设计与应用。第四章首先介绍了椭圆透波结构设计最新发展,分析了传统多频设计带外衰减变化慢等局限,并提出了双频段椭圆透波型结构设计。该结构在低频段表现出准椭圆透波响应,且可按需求设计为左边陡降或右边陡降;而在高频段,其响应为双边陡降椭圆透波响应。该结构传输零点的巧妙设计使得其表现出高选择性、边沿陡降、带外衰减大等特点。此外,本章还对其结构参数影响、以及每个谐振点、传输零点等进行了深入细致的分析,并总结出其设计基本方法。本章研究表明,通过适当的相位以及耦合控制,利用简单结构也可以实现多谐振、多零点响应。第五章着眼于超薄吸收型周期结构研究。该章首先分析了传统吸波型周期结构的局限性,并提出了一种单频“完美吸收”的结构设计,分析了其吸收机理。利用以上结构并结合自相似思想,实现了双频点“完美吸收”特性。此外,针对宽带吸收需求,本章最后设计并分析了基于SIW的宽带吸波型结构。
【关键词】：电磁周期结构 椭圆透波 准椭圆透波 传输零点 宽带吸收
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN03