基于光子带隙结构的太赫兹微带天线设计

作     者：李杰 

作者单位：天津理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：白育堃;魏仁霄

授予年度：2023年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：太赫兹 光子带隙结构 双频天线 阵列天线 

摘      要：大多数研究人员设计的太赫兹贴片天线的谐振频率一般在0.1-1 THz之间。然而,这并不完全满足THz天线谐振频率的设计要求。本论文设计了1-10 THz之间频带的天线,并且为了消除表面波损耗,引入了一种新型的人工合成电磁材料-光子带隙结构,并利用CST软件仿真和分析了基于光子带隙结构的微带天线。本文的主要工作如下:1.详细介绍了光子带隙结构的基本概念和特性,为更好地设计光子带隙提供了相应的理论基础。同时比较了该结构的几种分析方法的优缺点,并且详细描述了该结构在微波和光学领域的应用。2.参考微带天线的设计方法,在THz频带对天线进行了尺寸改进,设计出了一个双频的THz圆形贴片天线,并且仿真得出了它的辐射特性和阻抗匹配。设计了一种新型双频光子带隙结构,将其加载到天线。仿真结果表明,加载光子带隙结构的天线在S11参数、增益和辐射效率等方面都表现出更好的性能,同时还仿真和分析了填充不同介质材料的双频光子带隙结构、以及该结构的大小、位置、周期、填充深度等对天线谐振特性的影响。3.采用1/4波长微带线的计算方法,设计了THz阵列贴片天线。设计了新型E形和十字形光子带隙结构,加载到天线上,并将其性能与均匀衬底天线进行对比,加载光子带隙结构的天线表现出更好的性能,并且在加载光子带隙结构的天线中,十字形光子带隙结构对天线的性能改善效果更好。