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上海交通大学硕士学位论文



非磁化冷等离子体的频选特性理论及应用研究







学 校：上海交通大学
院 系：电子信息与电气工程学院
班 级：B0503492 班
学 号：1050349032
作者姓名：刘天胜
学科专业： 电磁场与微波技术
导 师：袁斌（副教授）

上海交通大学电子信息与电气工程学院
2008 年 1 月

I
非磁化冷等离子体的频选特性理论及应用研究

摘 要
随着现代通信技术的发展，人们对微波器件的性能提出了越来越高
的要求。由于等离子体具有快速可调等优点，使得结合等离子体技术的
新型微波器件研究成为近年来学术界的一大热点。
本文以等离子体的基本电磁特性为基础，对非磁化冷等离子体的频
选特性以及在抑制微波滤波器寄生通带方面的应用进行了详细的研究。
具体而言，首先通过推导介质-等离子体交界面的反射系数和透射系数，
证实了等离子体具有高通特性以及对于低于等离子体频率的入射频率
而言具有似金属性，接着研究了“三明治”等离子体分层结构的带通特
性。然后着重研究了一种利用非磁化冷等离子体的频选特性抑制微波滤
波器寄生通带的新方法。利用此方法，设计了一个在微波波导滤波器输
入输出耦合结构的单端增加等离子体，用于抑制3ω0 处寄生通带的算例。
通过该算例仿真发现，其寄生通带可被抑制在 −20dB 以下，且有进一步
优化的空间。此外，还研究了等离子体器件的可调性、制作方法及相关
实验设计。最后，开发了一个等离子体微波器件分布式仿真平台，用来
辅助一些单机版电磁仿真软件处理大批量仿真计算。
关键字：等离子体，频选特性，抑制寄生通带，反射系数

II
THE RESEARCH IN THEORY AND APPLICATION OF
FREQUENCY SELECTIVIY OF THE NON-MAGNETIZED
COLD PLASMA

ABSTRACT
The development of modern communication has driven a higher demanding on
microwave devices. Novel microwave devices with plasma technologies become new
research hotspots due to the fast tunablity of the plasma.
In this paper, based on the basic electromagnetic characteristics of plasma, the
frequency selectivity of the non-magnetized plasma and its application in inhibiting
parasitic pass-band of