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电磁带隙(EBG)是近年来在电磁领域最热门的研究方向之一。这种新颖的人造电磁功能材料可对特定频率范围的电磁波表现出带阻或带通特性,在微波和毫米波领域有着越来越广的应用。本文所解决的EBG的电磁散射计算问题以及对EBG的散射特性规律的研究具有重要的理论意义和应用价值。
本文所做的主要工作和成果有以下几个方面:1.发展了一种适合于分析含任意各向异性介质(包括旋性介质)的二维复杂结构EBG的电磁散射特性的混合基有限元法,独立推导了相应的物理数学公式,该方法在保持矢量有限元的优越性的同时,较大地减少了计算量。
2.应用上述方法和推导的公式,独立编制了适用于含有任意各向异性介质(含旋性介质和导体)结构复杂的EBG的电磁散射计算的软件包。该软件包包含网格生成程序,用于计算EBG结构中的电磁场和各电磁散射参量的主程序以及为方便利用现有绘图软件描绘电、磁场分布图的后处理程序。
3.利用旋性介质的独特特性,提出了一种新型的特性可调的铁氧体EBG结构,并利用本文发展的计算方法和开发的软件包验证了这种新型的旋性媒质EBG的可调性,并且研究了其调节规律。论证了研发新型的功能可调的EBG器件的可能性和可行性。
4.比较全面、系统地研究和总结出了几何和电磁参量对各向同性、一般各向异性EBG的散射特性的影响规律,得到了若干比较明确的、有益的数据和结论。这些数据和结论对进一步研究和设计相似形状的EBG结构有一定的参考和指导价值。
以上工作对于电磁带隙结构的分析和设计以及研究新性能的铁氧体EBG的物理特性具有一定的参考价值。对于更复杂的EBG结构,也可以利用本文开发的软件包来进行电磁散射分析,找出其最佳的几何和电磁参量。