平面導波路型バンドギャプ構造とデバイス応用

平面波导带隙结构及器件应用

基本信息

批准号：
16760308
负责人：
河合正
金额：
$ 2.37万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)容量装荷による小型ならびに2周波数/広帯域カプラの設計●ブランチラインカプラの分岐線路部と入出力ポート間に直列容量を装荷することで従来型設計の約50%程度に回路サイズを小型化できることを示した。直列容量は積層構造を利用したMIMキャパシタで構成され、極めて簡潔な回路構成となっている。●伝送線路にシャント容量を周期的に付加して線路長を短縮した2ブランチ/3ブランチカプラを取り扱い、2周波数動作が可能な小型カプラを実現した。また、動作2周波数を接近させることで、広帯域特性を有する回路の実現も可能となることを、マイクロストリップ線路ならびにCPW線路構成で確認した。●外部整合回路として直列/並列容量とインピーダンスステップを用いることで、上記と同様に2周波数動作/広帯域特性を有するカプラの設計が可能となることを数値解析と電磁界シミュレーションにより確認した。(2)誘電体集積基板導波路●誘電体基板に設けたスルーホール列を疑似側壁とする導波管構造を用いて、方向性結合器など受動デバイスの設計を行い、市販電磁界シミュレータ(HFSS)でその動作を確認した。●MIC、MMICと上記導波管デバイスの集積化のため、マイクロストリップ線路やCPW線路変換器の設計も行った。(3)フォトニック結晶を利用したデバイス設計●Split-Ring型のメタ物質(単一リング)を2次元格子配列した構造を取り上げ、H波においてリングの周期構造が波長と同程度でもバンドギャップが得られることを確認した。また、H波のバンドギャップをE波とは独立に設計できることも併せて確認した。●結晶中への電磁波の侵入を禁止する周波数帯域をもつというフォトニックバンドギャップ特性を利用し、広帯域導波路を実現させるため、半径の異なる2種類の円柱媒質を配列したフォトニック結晶構造を提案して数値解析によりその有効性を確認した。

(1) 通过负载电容设计紧凑型双频/宽带耦合器 ●通过在支线耦合器的支线部分和输入/输出端口之间加载串联电容，电路尺寸缩小到传统的约50%我们展示了我们能做什么。串联电容器由采用堆叠结构的MIM电容器组成，电路配置极其简单。 ●我们提供通过在传输线路上定期添加并联电容来缩短线路长度的二分支/三分支耦合器，实现了可在两个频率下工作的紧凑型耦合器。此外，我们还确认，通过使用微带线和 CPW 线配置使两个工作频率彼此接近，可以创建具有宽带特性的电路。 ●通过数值分析和电磁场模拟，我们确认，通过使用串联/并联电容和阻抗步骤作为外部匹配电路，可以按照与上述相同的方式设计具有双频工作/宽带特性的耦合器。 (2) 电介质集成基板波导 ● 定向耦合器等无源器件采用电介质基板上设置的通孔阵列作为伪侧壁的波导结构进行设计，并使用市售的电磁场模拟器（HFSS）进行设计无源器件，例如定向耦合器）来确认其操作。 ●我们还设计了微带线和CPW线转换器来集成MIC、MMIC和上述波导器件。 (3) 使用光子晶体的器件设计 ● 我们将采用将裂环型超材料（单环）排列在二维晶格中的结构，我确认可以得到它。我们还证实，H 波带隙可以独立于 E 波进行设计。 ●我们提出了一种光子晶体结构，其中排列了两种不同半径的圆柱形介质，以利用具有阻止电磁波渗透到晶体中的频带的光子带隙特性来实现宽带波导的有效性。通过数值分析得到了证实。