雙左手頻帶CRLH傳輸線與左手濾波器的研究.pdf

1、左手材料(Left-Handed Metamaterials， LHMs)在自然界中并不存在，是一種介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，在其中傳播的電磁波的相速度和群速度方向相反，從而表現(xiàn)出一系列反常的電磁特性，如負(fù)折射率特性、逆多普勒效應(yīng)、逆切倫科夫輻射和完美透鏡等。左手材料的發(fā)現(xiàn)被美國《科學(xué)雜志》評(píng)為2003年十大科技進(jìn)展之一，是當(dāng)前物理與電磁學(xué)領(lǐng)域的研究前沿和熱點(diǎn)問題。普通復(fù)合左右手(Composite Right/Lef

2、tHanded， CRLH)材料只有一個(gè)左手頻帶，本文研究之一的左手材料具有雙左手頻帶，可以應(yīng)用于制成雙頻乃至四頻器件。雙左手頻帶左手材料的研究對左手材料的發(fā)展以及器件性能的提高都具有重要的意義。本文主要工作及貢獻(xiàn)如下：
　　 (1)根據(jù)G.V.Ekeftheriades在2007年歐洲微波會(huì)議上提出的具有雙左手頻帶左手材料的理論模型進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種新型的雙左手頻帶左手材料。該結(jié)構(gòu)由四個(gè)部分組成，即交指結(jié)構(gòu)、短路短截線、變形

3、的短路短截線、T型DGS。采用兩種方法分析該結(jié)構(gòu)，通過兩種方法得出的色散曲線的對比來驗(yàn)證該結(jié)構(gòu)的雙左手頻帶特性。方法一：用高頻結(jié)構(gòu)仿真軟件HFSS分別該結(jié)構(gòu)的四個(gè)組成部分進(jìn)行仿真，結(jié)合各自的集總等效電路，提取出各自對應(yīng)的等效電路參數(shù)；再結(jié)合整個(gè)結(jié)構(gòu)的集總等效電路，通過將各組成部分對應(yīng)的等效電路參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算得到整個(gè)結(jié)構(gòu)的等效電路參數(shù)，結(jié)合色散關(guān)系公式，得到色散曲線。方法二：對整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行HFSS仿真，得到S參數(shù)，將S21的相位展開，并進(jìn)行

4、適當(dāng)?shù)淖儞Q，得到色散曲線。
　　 (2)根據(jù)開口諧振環(huán)(Split-Ring Resonator, SRR)和互補(bǔ)開口諧振環(huán)(Complementary Split-Ring Resonator, CSRR)的特性，分別設(shè)計(jì)了基于SRR和CSRR的帶阻濾波器。根據(jù)HFSS仿真得出的S參數(shù)，分析得出它們均滿足帶阻濾波器的性能要求。通過分析上述帶阻濾波器的等效電路，得出結(jié)論：對基于SRR的帶阻濾波器，加載并聯(lián)電感，而對基于CSRR的