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THz光子晶体天线仿真与设计

更新时间：2019-08-25 09:20:40 大小：342K 上传用户：杨义查看TA发布的资源 标签：天线 下载积分：0分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

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文档为THz光子晶体天线仿真与设计讲解文档，是一份不错的参考资料，感兴趣的可以下载看看，，，，，，，，，，，，，，

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第 43 卷 第 5 期  
2014年9月  
电 子 科 技 大 学 学 报  
Vol.43 No.5  
Sep. 2014  
Journal of University of Electronic Science and Technology of China  
THz光子晶体天线仿真与设计  
张振兴1，赵 青2，宣银良2，薄 勇2，何 果2  
(1. 中国运载火箭技术研究院研究发展中心 北京 丰台区 100076；2. 电子科技大学物理电子学院 成都 610054)  
【摘要】在THz频段喇叭天线的口径面上加装金属面，金属面上环绕天线口径排布金属圆柱构成光子晶体，利用光子晶  
体带隙可以抑制表面波的特性，建立了THz光子晶体天线的物理模型。采用电磁仿真软件优化设计了一个新型的THz光子晶体  
天线，该天线工作频率为300 GHz，最大增益为17.6 dB。与传统的喇叭天线相比，其增益变大，主瓣变窄，背瓣减弱，方向  
性得到了较大的改进。  
关
键
词
增益; 喇叭天线; 光子晶体; THz波  
中图分类号 TN82 文献标志码  
A
doi:10.3969/j.issn.1001-0548.2014.05.011  
Design of the THz Photonic Crystal Antennas  
ZHANG Zhen-xing1, ZHAO Qing2, XUAN Yin-liang2, BO Yong2, and HE Guo2  
(1. Research and Development Center, CALT Fengtai Beijing 100076;  
2. School of Physical Electronics, University of Electronic Science and Technology of China Chengdu 610054)  
Abstract A novel photonic-band-gap (PBG) horn antenna model is presented by using a metallic PBG  
structure which is formed by square arrays of metal posts. The lowest global band gap of the two-dimensional PBG  
structure is determined numerically and the gap is used to reflect and focus the antenna radiation. The horn antenna  
is designed by using the photonic crystals and simulated by using electromagnetic simulation software. The  
operating frequency of THz antenna is 300 GHz and the gain of THz antenna gain is 17.6 dB. Compared with the  
traditional antenna, the gain is increased, main lobe narrowed, antical lobe weakened, and the directivity improved.  
Key words gain; horn antenna; photonic crystals; THz wave  
THz波具有很多独特的性质，如瞬态性、带宽  
性、低能性等。THz波系统的应用前景非常广泛，  
涉及卫星通讯、生物医药、无损检测以及农业等各  
个方面，使其越来越受到科学家的重视[1]。尽管如  
此，目前没有高效稳定的THz源和THz天线是一个普  
遍的难题，所以研究高增益、高方向性的THz天线  
变得越来越迫切。本文提出利用光子晶体的带隙特  
性，对天线辐射波束进行聚束，提高天线的增益研  
究方案，开展新型THz光子晶体天线作用机理及特  
性方面的研究工作，从物理模型建立、天线的仿真  
设计及结果分析等方面进行阐述。  
考虑金属光子晶体的色散特性，从而找到光子晶体  
的带隙。图1a所示为2维矩形点阵的PBG结构，金属  
柱的半径为r，并且周期为a。  
y
ky  
M
kx  
X
x
2  
a
a
a
2  
a
a. 实空间  
b. 倒格子空间  
1 THz光子晶体天线的物理模型  
图1 二维光子晶体实空间与倒格子空间  
光子晶体具有频率带隙，频率落在带隙范围内  
的电磁波将不能在其中传播[2-3]。对于光子晶体，将  
Maxwell方程组变为时谐电磁场分量的本征值问题。  
通过求解本征值，可以清楚看到带隙现象。首先要  
图1b所示为倒格子空间中的结构分布图，虚线  
部分是第一Brillouin区，阴影的部分是简约Brillouin  
区。由光子晶体的周期性以及Bloch定理可以知道整  
个波实空间都可以平移简约Brillouin区而得到，而简  
收稿日期：2013 07 02；修回日期：2013 09 16  
基金项目：国家自然科学基金(11275045，11274058)；国家863项目(2013AA064603)；四川省支撑项目(13ZC2317)  
作者简介：张振兴(1980 )，男，博士，主要从事天线、等离子体应用等方面的研究.  

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