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《电子科技大学》 2010年
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THz光子晶体天线的设计及THz波在等离子体中的衰减特性研究

何果  
【摘要】: THz波位于可见光和微波波段之间,在很多方面有特殊的性质,又由于其波长比较短,设计时的尺寸比较小,很适合安全检测、卫星通信、医学研究等方面。 黑障是飞行器在高速情况下,由于气体和防热材料电离在飞行器表面覆盖一层等离子体使得电磁波衰减严重或者不能通过,从而使得通信无法进行的一种现象。根据等离子体的色散特性,对于越高频率的电磁波越容易通过等离子体。THz波的频率很高,对于等离子体有比较好的穿透性,但THZ波与等离子体作用机理十分复杂,也是解决黑障问题上关键,本文对THz波在等离子体中的衰减特性进行初步研究。 本文首先介绍了黑障产生的原因,分析了一些解决办法,提出通过提高电磁波频率,发展THz波来解决黑障问题。紧接着本文介绍了光子晶体的概念,分析了光子晶体的能带理论。对普通喇叭天线的辐射场进行了分析,利用天线理论设计了一个工作频率为300GHz的角锥喇叭天线。利用光子晶体的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CST软件设计了新型的THz光子晶体天线,这个天线工作频率为300GHz,最大增益为17.6dB,与传统的喇叭天线做了一个对比,发现其增益变大,主瓣变宰,背瓣减弱,方向性有了很好的改进。分析了电磁波与等离子体相互作用的机理,采用数值分析与仿真相结合的方法研究了电磁波在等离子体中的衰减,建立了一个THz波与等离子体相互作用的物理模型。讨论了THz波频率、等离子体密度等参数对THz波在等离子体中衰减特性的影响。得出了随着频率的提高,THz波在等离子体中的衰减变小;随着等离子体密度的增加,THz在等离子体中的衰减变大;随着碰撞频率的变化电磁波在等离子体中的衰减先是增大然后逐渐变小。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O734

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