建模平面光子带隙结构
这个例子显示了如何创建和分析微波平面光子带隙(PBG)结构天线工具箱™。光子带隙结构由一个周期性晶格提供有效和灵活的控制电磁波传播的一个或多个方向。微波平面PBG结构在2000年首次引入了伊藤教授和他的团队。这些结构创建一个阻带在一个特定的频率范围和容易实现削减周期模式在金属地平面。
设计频率和系统参数
这个示例中所示的设计是一样的[1]。50欧姆传统微带设计RT /特耐用6010衬底,介电常数为10.5和25毫升厚度。条宽27 mil。晶格的周期在200毫升。整个PCB板尺寸是6期9期。
时间= 200 * 1 e - 3 * 0.0254;% = 200毫升;boardLength =时间* 6;boardWidth =时间* 9;boardThick = 25 * 1 e - 3 * 0.0254;%板厚25毫升boardPlane = antenna.Rectangle (“长度”boardLength,…“宽度”,boardWidth);子=介质(“名字”,“Duroid6010”,“EpsilonR”,10.5,…“厚度”,boardThick);stripWidth = 27 * 1 e - 3 * 0.0254;% 27 mil;stripLength = boardWidth;带= antenna.Rectangle (“长度”stripWidth,…“宽度”stripLength,“中心”,(0,0));
在我们的第一个研究中,一个圆的半径25毫升用作单位腐蚀形状在地上。尺寸3×9的点阵是从地平面上蚀刻而成的。所构造的地平面如下所示。之后,我们也研究微带的性能与不同的圈子更大的半径,半径等于50毫升和90毫升。
接地= boardPlane;半径= 25 * 1 e - 3 * 0.0254;%孔半径= 25毫升;posStart =[时期,-stripLength / 2 +阶段/ 2);为i = 1:3为j = 1:9 pos = posStart +[(张)*时期,(j - 1) *时期);圆= antenna.Circle (“半径”半径,…“中心”、pos、“NumPoints”16);接地=接地-圆;结束结束图;显示(接地);轴平等的;
我们结合微带顶部,衬底和蚀刻地平面pcbStack啮合和全波分析的对象。最后一个几何构造如下所示:
obj = pcbStack (“名字”,“二维能带结构”);obj。BoardShape = boardPlane;obj。BoardThickness = boardThick;obj。层={地带,接头,接地};obj。FeedLocations = [0, -boardWidth / 2, 1, 3, 0, boardWidth / 2, 1, 3);obj。FeedDiameter = stripWidth/2; figure; show(obj); axis平等的;标题(obj.Name);
我们手动网状结构工具箱的使用手册网模式更好地控制输出三角形和四面体。
图;网格(obj,“MaxEdgeLength”12 * stripWidth,…“MinEdgeLength”stripWidth,的增长速度,0.85);
为了观察带隙效应,我们计算出的参数为2个系统。带隙效应S21参数所示。在分析中,我们计算了从2 GHz 16 GHz的参数,和情节的S21、S11三个不同的圆半径。所有参数分析的结果已经预先计算的,存储在一个MAT-file。
频率= linspace (2 e9 16 e9,141);
sparam = sparameters (obj,频率);
图;
rfplot (sparam, 1, 1, ' - o ');
抓住;
rfplot (sparam 2 1 ' - o ');
负载(“atx_bandgap_data.mat”,“sparam_25mil”);负载(“atx_bandgap_data.mat”,“sparam_50mil”);负载(“atx_bandgap_data.mat”,“sparam_90mil”);图;次要情节(1,1);rfplot (sparam_25mil, 1, 1,“- - -”);文本(4 e9, -40,半径= 25毫升的,“字形大小”8“颜色”,“米”)举行在;rfplot (sparam_25mil 2 1,“——”);传说从;次要情节(3、1、2);rfplot (sparam_50mil, 1, 1,“- - -”);文本(4 e9, -40,半径= 50毫升的,“字形大小”8“颜色”,“米”)举行在;rfplot (sparam_50mil 2 1,“——”);传说从;次要情节(3,1,3);rfplot (sparam_90mil, 1, 1,“- - -”);文本(4 e9, -40,半径= 90毫升的,“字形大小”8“颜色”,“米”)举行在;rfplot (sparam_90mil 2 1,“——”);
从计算的参数,它是清楚地看到有一个阻带11 ghz左右,将50欧姆传输线匹配转换为一个bandstop过滤器。groundplane通过改变腐蚀形状,不同如低通和高通滤波器结构,等可以实现。
90度弯曲微带结构
如下所示,创建一个与花纹groundplane补偿直角微带弯曲。地平面上的蚀刻圈按照直角弯曲。
bendboardLength =时间* 9;bendboardWidth =时间* 9;boardThick = 25 * 1 e - 3 * 0.0254;%板厚25毫升bendboardPlane = antenna.Rectangle (“长度”bendboardLength,“宽度”,bendboardWidth);bendgnd = bendboardPlane;stripLength = bendboardWidth / 2;strip_1 = antenna.Rectangle (“长度”stripLength,“宽度”stripWidth,“中心”[stripLength / 2,0]);strip_2 = antenna.Rectangle (“长度”stripWidth,“宽度”stripLength + stripWidth / 2,“中心”[0,-stripLength / 2 + stripWidth / 4]);bendstrip = strip_1 + strip_2;半径= 50 * 1 e - 3 * 0.0254;%孔半径= 50毫升;posStart =[时期,-stripLength + / 2];pos = 0(27日,2);为i = 1:3为j = 1:6 pos = posStart +[(张)*时期,(j - 1) *时期);圆= antenna.Circle (“半径”半径,“中心”、pos、“NumPoints”15);bendgnd = bendgnd -圆;结束结束posStart =(周期,周期);为i = 1:3为j = 1:3 pos = posStart +[(我)*时期,(j - 1) *时期);圆= antenna.Circle (“半径”半径,“中心”、pos);bendgnd = bendgnd -圆;结束结束图;显示(bendgnd);轴平等的;
PCB堆栈创造
创建层堆栈由组织PCB层,设置端口的进料位置。
bendobj = pcbStack (“名字”,“2 d能带弯曲结构”);bendobj。BoardShape = bendboardPlane;bendobj。BoardThickness = boardThick;bendobj。层= {bendstrip、潜艇,bendgnd};bendobj。FeedLocations = [0, -bendboardLength / 2, 1, 3, bendboardWidth / 2, 0, 1, 3);bendobj。FeedDiameter = stripWidth/2; figure; show(bendobj); axis平等的;标题(bendobj.Name);
结构计算的参数。分析结果与现场实测结果比较有利报道[1]和PBG结构的属性有效捕获。注意,分析预测几乎完美的反射在阻带内的测量结果图3所示[1]揭示的存在损失机制,提高了阻抗匹配。
频率= linspace (2 e9 16 e9,141);
sparam = sparameters (obj,频率);
图;
rfplot (sparam, 1, 1, ' - o ');
抓住;
rfplot (sparam 2 1 ' - o ');
负载(“atx_bandgap_data.mat”,“sparam_bend_50mil”);图;rfplot (sparam_bend_50mil, 1, 1,“- - -”);持有在;rfplot (sparam_bend_50mil 2 1,“——”);
结论
三个设计比赛的结果发表在[1]的结果。
参考
[1]诉Radisic y羌族,r . Coccioli和t .伊藤,“新型二维光子能带结构微带线”,IEEE微波和导波信件,8卷,2号1998;
