諧振式左手傳輸線結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用研究.pdf

1、左手材料是一種介電常數(shù)與磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)的人工合成材料。自2000年被成功制造出后，左手材料迅速成為物理學(xué)與電磁學(xué)領(lǐng)域的研究前沿與熱點(diǎn)。目前實(shí)現(xiàn)左手材料已有多種方法，其中平面復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)在平面微波電路及元器件設(shè)計(jì)中展現(xiàn)出巨大的潛力。本文主要分析了基于開(kāi)環(huán)諧振器(SRR)的共面波導(dǎo)型與基于逆開(kāi)環(huán)諧振器(CSRR)的微帶線型諧振式復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)的傳輸特性及其在微波元器件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，論文創(chuàng)新及有價(jià)值的工作主要有以下幾個(gè)方面：

2、 1.介紹了基于CSRR的諧振式平衡復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)及其等效電路模型，分析了電路模型中各參數(shù)的變化對(duì)其傳輸特性的影響。提出將CSRR的形狀作為一個(gè)調(diào)整因素對(duì)該傳輸線結(jié)構(gòu)的傳輸特性進(jìn)行微調(diào)。為此設(shè)計(jì)了三種基于不同矩形CSRR的諧振式平衡復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)，三種結(jié)構(gòu)具有相同的過(guò)渡頻率以方便比較。通過(guò)仿真模擬、實(shí)物測(cè)試及等效電路參數(shù)的提取，證明該方法的有效性和正確性。分析過(guò)程及結(jié)論對(duì)采用其他調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)諧振式平衡復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)

3、的傳輸特性也有指導(dǎo)意義，而且該工作拓寬了CSRR在微波電路中的應(yīng)用范圍。 2.首次提出了基于SRR的共面波導(dǎo)諧振式平衡復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)。首先從等效電路模型上闡述了實(shí)現(xiàn)基于SRR的共面波導(dǎo)諧振式平衡復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)的方法。為進(jìn)一步證明其有效性，設(shè)計(jì)并加工了過(guò)渡頻率為3.28GHz的共面波導(dǎo)諧振式平衡復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)。仿真結(jié)果、測(cè)試結(jié)果與理論分析吻合很好，證明了該傳輸線結(jié)構(gòu)的平衡復(fù)合左右手傳輸特性。隨后，利用該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出

4、超寬帶共面波導(dǎo)帶通濾波器，帶寬超過(guò)90％。仿真結(jié)果與測(cè)試結(jié)果表明其通帶指標(biāo)與阻帶指標(biāo)較好，且該共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器的尺寸很小。 3，提出了采用諧振式復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任意雙頻微波器件的方法。諧振式復(fù)合左右手傳輸線可以在左手通帶與右手通帶內(nèi)分別產(chǎn)生非線性的負(fù)相移與正相移，且相移與特性阻抗均可調(diào)。利用這樣的傳輸特性，將諧振式復(fù)合左右手傳輸線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的傳輸線，可以設(shè)計(jì)出任意雙頻微波器件。為證明該方法的有效性與正確性，分別設(shè)計(jì)

5、了雙頻開(kāi)路分支線、雙頻Wilkinson功率分配器、雙頻分支線耦合器。雙頻開(kāi)路分支線的工作頻率設(shè)計(jì)在1GHz與2GHz；雙頻Wilkinson功率分配器的工作頻率設(shè)計(jì)在1.2GHz與2.6GHz；雙頻分支線耦合器的工作頻率設(shè)計(jì)在900MHz與1800MHz。仿真結(jié)果、測(cè)試結(jié)果與理論分析吻合很好，兩個(gè)工作頻段上的性能指標(biāo)都較好，證明了該方法的有效性和正確性。由于不需要任何集總參數(shù)元件與接地通孔，因此工作頻率不受限制，而且制作方便。

6、 4.設(shè)計(jì)了基于諧振式平衡復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)的新型小型化環(huán)行電橋。在該小型化環(huán)行電橋中，傳統(tǒng)的270°分支線被諧振式平衡復(fù)合左右手傳輸線所代替，其在設(shè)計(jì)頻率上可以提供-90°的相移。-90°相移等效于270°相移。由于諧振式平衡復(fù)合左右手傳輸線的長(zhǎng)度比傳統(tǒng)的270°分支線小，因此該環(huán)行電橋相比于傳統(tǒng)的環(huán)行電橋可以減小60％的面積，而且在工作頻段內(nèi)可以很好地工作在同相模式與反相模式下。 5.提出采用CSRR實(shí)現(xiàn)微帶天線諧波抑制的