微带电路中非周期缺陷接地结构的优化设计
组合式非周期缺陷接地结构(CNPDGS)是在电磁带隙(EBG)结构的基础上发展起来的,通过在微带电路的接地金属平面上人为地蚀刻出缺陷图案,来改变接地电流的分布,从而改变微带电路的频率特性,使某些频段的电磁波无法通过,具有明显的禁带特性。它与电磁带隙结构最大的区别是:EBG是一种周期性结构,而CNPDGS不需要周期排列,甚至一个单元的缺陷结构就能达到阻带特性,具有结构简单,电路尺寸小,便于集成等优点。 本文对三种新型的CNPDGS——螺旋式CNPDGS、反向螺旋式CNPDGS、开口环形CNPDGS,分别进行了分析和仿真,发现通过改变该结构单元的物理尺寸和微带电路的电介质材料可以有效地调节微带电路的传输特性,从而将其应用到特定目标的微带电路设计中。我们将螺旋式CNPDGS通过组合优化蚀刻在低通滤波器的底面,达到加深滤波器带内衰减、加强衰减陡峭度的目的。 本文的仿真全部基于高频仿真软件HFSS,它是适用于射频,无线通信,封装及光电子设计的任意形状的三维电磁场仿真软件,是业界公认的三维电磁场标准仿真软件包。HFSS提供了简洁直观的用户设计界面以及精确的自适应场求解器,其拥有空前电性能分析能力的功能强大的后处理器,能计算任意形状三维无源结构的参数和全波电磁场。 然而在实际工程中对CNPDGS参数的调节需要花费大量的时间且不易达到较高的精度。人工神经网络(ANN)是信息处理系统,可以从相关的数据中学习任意非线性的输入输出关系,因此为了缩短设计周期,提高设计精度,降低研制成本,我们采用误差回传算法(BP算法)对反螺旋式CNPDGS单元的双阻带位置进行优化设计。通过HFSS对优化结果进行了验证,表明了该方法处理这类问题的有效性。 可是BP算法容易陷入局部优化的不足,对含噪点样本和多峰样本的优化精度较低,因此采用蚁群算法和BP算法相结合的ACO-BP算法对开口环形CNPDGS单元进行优化设计,体现了该算法在全局优化方面的优越性。 在对CNPDGS优化的过程中,不仅反映了人工神经网络在工程优化设计中的优越性,也体现了新型CNPDGS在微带电路应用中的灵活性,表明了该结构在微波电路设计中具有广阔的应用前景。
微带电路;非周期缺陷接地结构;优化设计;频率特性;仿真分析
安徽大学
硕士
电磁场与微波技术
吴先良
2008
中文
TN455
71
2012-06-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）