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MNG传输线带通滤波器设计

作者:时间:2011-03-14来源:网络收藏

摘要:为了以更简单的结构、更少的电路元件实现更好的左手媒质特性,了一种新型磁负介质线()。该线具有负的磁导率和正的介电常数,是对传统混合左右手(CRLH)线理论上的扩展和上的改进。采用该传输线了一个切比雪夫带通,获得任意可调的双频带特性,其仿真和测量结果吻合很好,验证了传输线的设计理论。该MNG传输线所具有的非线性相位响应特性,可以实现耦合器、、双模天线等多种新颖的可调双频带微波器件的设计。
关键词:微波技术;左手介质;混合左右手传输线;磁负传输线

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/179500.htm

0 引言
近几年,一种基于左手介质概念的人工混合型材料在固体物理、材料科学、光学和应用电磁学等领域引起了国内外学术界的广泛关注。这种介质在某一频段表现为负的等效介电常数和负的等效磁导率,在其内传播的电磁波满足左手螺旋定则,故经常被称为双负介质(DNG)。它所表现出的特殊电磁特性,如负介电常数、负磁导率、负折射率、相位与能量传播方向相反、完美透镜成像、逆多普勒频移等在实际应用中具有重要的价值。
自从T.Itoh,C.Caloz等人提出了混合左右手(Composite Right/Left-Handed,CRLH)介质的传输线理论,并利用微带结构制成混合左右手传输线后,它的相关应用得到迅速发展,如紧凑的CRLH混合环耦合器、任意频带巴伦、可调频带CRLH滤波器、双频带圆极化天线等。
对应于双负介质的传输线理论,本文提出了磁负介质(Magnetic Negative Media,MNG)的传输线理论,并实现了MNG传输线的电路设计。这种新型的传输线结构,不仅能够保持CRLH传输线的左手特性,如零阶谐振特性、非线性的相位响应等,还能够使电路结构得到简化、损耗更低、设计更容易,因此也是CRLH传输线的理论扩展和有益改进。在此基础上,设计了MNG1/4波长传输线谐振器,实现了任意可调的双频带特性,进而设计了一款新颖的MNG双频带切比雪夫带通滤波器,这在现代通信系统等要求更小更紧凑的多频微波器件方面有实际的应用价值。

1 MNG传输线理论
CRLH传输线的等效电路可以从文献得知,它由串联的右手电感LR、左手电容CL以及并联的右手电容CR、左手电感LL组成,低频时CL和LL起主导作用,工作于左手区域,具有负的介电常数ε和磁导率μ。MNG传输线是在CRLH等效电路中去除了左手电感LL,低频时具有负的μ和正的ε,等效电路如图1所示。

a.JPG
图1中MNG传输线的无穷小电路模型,可满足条件△zλg/4。其中,b1.jpg为单位长度的电路参数值,而实际应用中采用LC元件来实现,b2.jpgb3.jpg分别表示元器件的电容值和电感值。
单位长度的串联阻抗和并联导纳分别为:

b.JPG

MNG传输线在ωωMNG时的相位常数为0,呈现禁带特性。图2表示了MNG传输线的色散和损耗随频率的变化特性及其与右手传输线(RH)、CRLH传输线的对比。

c.JPG


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关键词: 设计 滤波器 传输 MNG

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