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第一章　绪论1

1.1　光子晶体简介1

1.1.1　光子晶体起源1

1.1.2　光子晶体基本特性2

1.2　光子晶体的物理基础3

1.2.1　光子晶体的周期性描述3

1.2.2　光子晶体中的Maxwell方程4

1.2.3　Bloch-Floquet原理4

1.2.4　能带结构5

1.3　微波频段的光子晶体6

1.3.1　微波光子晶体结构及应用6

1.3.2　微波光子晶体的分析方法10

1.4　本文的研究对象和方法10

1.5　本文的主要内容和章节安排11

第二章　一维微波光子晶体传输线14

2.1 引言14

2.2　光子晶体波导14

2.2.1　一维和二维光子晶体波导15

2.2.2　光子晶体波导中的缺陷17

2.3　光子晶体微带线18

2.3.1　DGS光子晶体微带线19

2.3.2　DGS级联结构21

2.3.3　分形DGS结构23

2.3.4　导带蚀刻光子晶体微带线25

2.3.5　光子晶体共面波导27

2.3.6　光子晶体微带线的优化30

2.4 小结33

第三章　微带结构微波光子晶体34

3.1 引言34

3.2　微带结构微波光子晶体带隙分析34

3.2.1　谱域格林函数35

3.2.2　周期结构格林函数43

3.2.3　伽略金法45

3.2.4　电流展开函数46

3.2.5　解的收敛性48

3.2.6　本征根的求解49

3.3　介质型微波光子晶体49

3.3.1　介质型微波光子晶体理论模型50

3.3.2　与二维模型的比较54

3.3.3　介质穿孔型微波光子晶体57

3.3.4　介质块型光子晶体64

3.3.5　介质谐振器型光子晶体69

3.4　金属-电介质型微波光子晶体73

3.4.1　周期格林函数73

3.4.2　微带结构的表面波特性74

3.4.3　金属-电介质微波光子晶体75

3.4.4　光子晶体带隙特性测试79

3.4.5　环周期单元的微波光子晶体80

3.4.6　介质覆盖对光子晶体带隙的影响87

3.5 小结95

第四章　高阻表面型微波光子晶体96

4.1 引言96

4.2　Mushroom光子晶体结构96

4.3　周期矩量法计算带隙97

4.3.1　附着模电流基函数97

4.3.2　带隙计算结果101

4.4　等效媒质模型106

4.4.1　等效媒质模型106

4.4.2　电容和电感107

4.4.3　表面阻抗108

4.4.4　反射相位109

4.4.5　等效媒质模型的改进110

4.5　反射相位的FDTD计算112

4.6　新型高阻表面结构114

4.6.1　交指型结构114

4.6.2　十字型结构119

4.7 小结121

第五章　光子晶体天线122

5.1 引言122

5.2　光子晶体微带天线设计122

5.2.1　基本概念122

5.2.2　光子晶体天线设计124

5.2.3　光子晶体层数的影响126

5.2.4　天线与光子晶体的间距127

5.2.5　天线位置的偏移128

5.3　光子晶体口径耦合微带天线131

5.3.1　口径耦合微带天线结构132

5.3.2　光子晶体口径耦合微带天线132

5.4　光子晶体卫星导航接收天线137

5.4.1　驻波特性138

5.4.2　方向图139

5.4.3　轴比140

5.4.4　天线实验141

5.5　光子晶体波导口径天线142

5.5.1　光子晶体圆波导开口天线142

5.5.2　光子晶体圆波导介质天线145

5.6 小结147

第六章　光子晶体天线阵列148

6.1 引言148

6.2　光子晶体抑制天线互耦148

6.2.1　结构设计148

6.2.2　仿真结果150

6.2.3　实验结果151

6.3　光子晶体相控阵天线153

6.3.1　理论模型153

6.3.2　偶极子阵列155

6.3.3　微带贴片阵列157

6.4 小结161

第七章　结束语162

7.1　本文主要研究成果162

7.2　后续工作展望163

致谢164

作者攻读博士学位期间发表论文和科研情况165

参考文献168

后记177