电子带隙基底上的微带隙波导
对蘑菇型电子带隙(EBG)表面上的微带间隙波导进行了仿真,以展示设计的有效性。本示例中的模拟取自参考文献 [1] 中的设计。
该设备的工作频率为 5-12 GHz,由一个蘑菇型 EBG 基底面和插入两壁之间的迹线组成。整个装置封闭在一个金属盒中,唯一的开口是两端的两个端口。CAD 格式的几何视图如图 1 和图 2 所示,图 1 和图 2 隐藏了金属盒的顶部,以显示内部细节。该装置的设计使传播发生在蘑菇和盒子顶部之间的空气区域。由于空气区域的宽度只有一毫米,因此使用了相当小的 0.2 毫米 FDTD 网格,以提供足够的场分辨率。图 3 显示了其中一个端口附近网格的三维视图,其中金属盒和电介质基底的显示被禁用,以显示细节。几何图形的 EBG 和微带部分使用了XACT 网格划分功能,以精确划分曲线和边缘。
该装置由微带线两端的 TEM 波导端口进行激励。如图 4 所示,在其中一个端口上施加一个频率限制信号,信号内容为 5 至 12 千兆赫。S 参数和场图像数据作为输出保存。
计算在 NVidia Tesla C1060 GPU 卡上执行,耗时约 39 分钟,内存约 206 MB。由于盒内的共振场衰减缓慢,计算需要相当长的时间才能收敛。
仿真之后,可以将计算出的 S 参数与论文 [1] 中的测量数据进行比较。在图 5 和图 6 中,S11 和 S21 的计算结果分别与测量数据进行了对比,结果相似。图 7 描绘了 EBG 表面上方空气区域中间 9 GHz 时的稳态电场分布。从图中可以看出,正如预期的那样,电场分布在微带线上方的区域。最后,EBG 表面上的稳态传导电流在 9 GHz 时的分布如图 8 所示。
参考资料
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E.Pucci, E. Rajo-Iglesias, P. S. Kildal, "New Microstrip Gap Waveguide on Mushroom-Type EBG for Packaging of Microwave Components,"IEEE Microw.Wireless Compon.通讯》,第 22 卷,第 3 期,2012 年 3 月,第 129-131 页。
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