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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