二维金属EBG结构电磁特性：FDTD与Floquet方法的数值研究

本研究论文深入探讨了一种二维金属电磁带隙（EBG）结构的电磁传输特性，由作者许小玲、刘长军和钟淑蓉、范如东合作完成，发表于四川大学电子信息学院。研究采用时域有限差分法（FDTD）与Floquet定理相结合的方法，对由正方形金属柱构建的EBG结构进行详尽分析。通过这种方法，研究人员能够精确计算出在不同频率和入射角度下，二维EBG如何影响平面电磁波的传输参数，从而揭示其独特的电磁特性。 该研究的重点在于分析金属方柱的边长和间距变化对EBG阻带中心频率的影响，最终得出一个拟合公式，其最大误差控制在2%以内，显示出良好的可靠性和精度。这种拟合公式对于理解和优化EBG结构在实际应用中的性能至关重要，例如在微波毫米波技术中的天线设计、功率放大器的效率提升、宽带衰减器和频率选择表面的设计等领域。 EBG结构的核心原理是其周期性排列能阻挡特定频率范围内的电磁波，使得结构呈现出带阻特性。近年来，由于其广泛的应用潜力，对EBG结构的研究日益受到重视。在理论分析方面，不同的方法如平面波展开法、转移矩阵法和时域有限差分法都曾被用来探索其工作原理。 论文通过高斯脉冲入射并运用傅里叶变换，进一步深入探究了二维EBG对斜入射波的响应特性。由于EBG对入射角度有特定的要求，只在一定范围内才会表现出带阻效果，因此，研究斜入射情况有助于确定实际应用中可能遇到的入射角度限制，同时也是衡量不同二维EBG结构性能的重要参数。 文中提供的二维EBG结构的截面图直观展示了结构的构成，包括无限多个金属柱层，以及轴向和径向的坐标标注，这为后续的仿真和实验提供了关键参考。通过这些详细的分析和计算，本文不仅深化了我们对二维金属EBG电磁传输特性的理解，也为相关领域的工程实践提供了有价值的设计指导。