复合左右手传输线的小型超宽带滤波器设计

基于复合左右手传输线的原理,设计了一款新型超宽带滤波器,结构简单且尺寸只有0.5 cm×1.5 cm,左手电容是由微带线结构耦合形成,左手电感由接地短截线形成.通过仿真结果与实物测试可知超宽带滤波器的带宽为3.3～10.2 GHz,插入损耗小于1dB,回波损耗小于-12.5 dB.该滤波器可用于超宽带无线通信系统中.     

基于复合左右手传输线的超宽带滤波器设计

本文基于复合左右手传输线理论提出了一种设计超宽带滤波器的新方法。该方法从传输的幅度和相位出发,利用微带线结构构建复合左右手传输线,通过控制复合传输线的左手响应频率和右手响应频率来构建微波带通结构。通过在微带线上采用缺陷地板结构物理上实现负等效介电常数,得到低通特性;采用微带线加载交指电容实现负等效磁导率,得到高通特性。最终通过将两种情况组合,构建具有较强左手特性和较弱右手特性的复合传输线,完成基于微带线结构的超宽带滤波器设计。文中给出的仿真结果和实测结果吻合良好,有利的证明了该方法的有效性和实用性。     

一种新型的左右手传输线超宽带滤波器

超宽带系统需要超宽带滤波器的相对带宽达到110%,并且使用常见的材料设计它,使其结构紧凑、价格便宜。该文将介绍用左右手传输线结构设计的新型超宽带滤波器。另外,利用微带线和共面波导相结合的方式来简化设计、缩小尺寸。其仿真结果证明了利用复合材料可产生负介电常数和负磁导率,滤波器在通带3.8到10.6GHz内的插入损耗小于1.0db。并且其中心频带附近的群时延约为0.20ns,这个群时延足够小,以至于它可以应用到无线通信系统中。     

基于复合超介质基板的微带天线设计与分析

利用方形开口谐振环、微带线和缺陷地结构建构了一种结构较为简单、便于调节的腔体型结构超介质。仿真结果表明,设计的超介质在1.0~3.6 GHz、3.8~7.1 GHz和7.2~8.0 GHz三个频段内均具有等效介电常数和等效磁导率小于零的左手材料特性。将超介质单元周期性地镶嵌在一种普通多频微带天线的介质基板内,实现了基于复合超介质基板天线。测试结果表明,在工作频率为1.61,3.44和3.9 GHz的微带天线中加载这种超介质结构覆层后,其谐振频率分别降低了60,70和40 MHz,同时将4.53~4.80 GHz和4.97~6.00 GHz两个工作频段扩展为4.6~6.0 GHz的超宽带。所设计的天线整体性能良好,且满足了WLAN在5 GHz通信频段的要求。     

基于复合左右手传输线的双频带通滤波器设计

根据复合左右手传输线(CRLH TLs)在实现双频微波器件领域的独特优势,设计实现了一个微带结构双频带通滤波器(BPF)。通过设计CRLH TLs的参数,可以任意选取双频滤波器两个通带的中心频率。文中给出了一个中心频率为1.47GHz和2.3GHz的双频带通滤波器设计实例,并通过仿真和实验结果验证设计方法的有效性。利用CRLH TLs设计双频器件,可以在实现双频工作同时保持结构的紧凑性,具有很好的工程应用价值。     

基于复合左右手传输线的LTCC滤波器设计*

基于Caloz等人提出的复合左右手传输线结构,结合低温陶瓷共烧技术(LTCC)工艺特点,通过三维交指电容和接地带状线结构实现了多层复合左右手传输线(ML CRLH TL)谐振器。该结构将平面的交指电容转移到Z方向上,有效地减小了谐振器的尺寸。通过对谐振器结构特性的研究和分析,总结出各参量变化对中心频率、带宽及带内波纹的影响。在此基础上设计出了平面尺寸仅为2.4mm×1.0mm的可用于WALN的高性能ML CRLHTL带通滤波器。     

复合左右手传输线平衡点的三点快速优化方法

提出了一种基于遗传算法的快速优化算法,使复合左右手传输线达到平衡状态且拥有较低的回损值.算法使用商用软件分析出两个级联单元在3个邻近频率点的转移矩阵.利用Bloch方法计算出传输线的衰减系数和相移系数,据此提出一种适应度函数,并利用其进行优化.优化过程中采用自适应变异率和移民策略避免了早熟收敛与随机搜索问题;所分析的模型与原模型相比,减少了传输线单元,且无须大规模扫频,从而提高了优化速度.通过比较发现,该算法有更广阔的适用范围和更好的优化效果.     

基于左右手传输线的小型天线设计

基于复合左右手传输线技术研究设计超小型的天线,通过对复合左右手传输线结构的适当调整获得一个零阶谐振天线,此时天线的工作频率不再依赖于天线的几何尺寸,而只与构成左手传输线的电感与电容相关,从而可大大降低天线的几何尺寸。文中基于复合左右手传输线设计了一款小型天线,使其可以工作在ISM频段,能够满足无线局域网(2.4~2.4835GHz)的要求。     

X型超宽带复合左右手传输线设计与仿真

基于X型金属结构,提出了一种超宽带复合左右手传输线材料结构单元,该结构单元由介质板及其两侧反向对称的X型金属结构组成。从分布参数电路理论角度对材料单元的左右手特性成因进行了定性分析;利用等效参数提取法,通过S散射参数提取了该结构单元的相对介电常数和相对磁导率,并结合折射率进一步验证了这种左右手传输线材料的传输特性。仿真结果表明,在电磁波平行于介质板入射的情况下,该结构单元同时存在左右手频带,在S波段表现出超宽带的左手特性,并且在其他多频点处得到了零折射率,从而构造了一种正零负复合媒质材料。     

基于左右手复合传输线的威尔金森功分器

基于左右手复合传输线(CRLH TL),提出了一种新型并行馈电的Wilkinson功率分配器.采用奇偶模分析方法证明了在Wilkinson功分器中用左右手复合传输线替代传统传输线的可行性,有效减小了功分器的尺寸.同时利用左右手复合传输线较平滑的相频特性,拓宽了新型左右手复合传输线功分器带宽.实测结果表明:和传统Wilkinson功分器相比,左右手复合传榆线功分器带宽能大幅度提高带宽,减小器件面积.另外与串行馈电CRLH功分器相比,由于左右手复合传输线Wilkinson功分器结构对称,各输出端口具有很好的相位一致性,隔离电阻的存在,使其各端口间也拥有较好的隔离度.     

复合左右手传输线结构漏波天线优化设计

针对目前复合左右手(Composite Right/Left Handed,CRLH)结构漏波天线设计上的难题,提出了一种共面波导(Coplanar Waveguide,CPW) CRLH结构漏波天线的优化设计方法.为了妥善处理元件尺寸带来的寄生效应,基于Matlab软件,开发了一款天线结构参数优化计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)软件,减少了CRLH结构设计过程中反复调试的次数,加快了开发速率.利用该软件和快速遗传算法(Accelerated Genetic Algorithm,AGA),设计了一个小型化CPW-CRLH结构宽带漏波天线,通过仿真计算、制作加工和实验测量,验证了该文设计方法的正确性,为CRLH结构的广泛应用提供了技术支持.     

基于分形CRLH-TL加载短截线超宽带滤波器设计

传统基于微带缝隙和逆开环谐振器(CSRRs)的复合左右手传输线的带宽较窄、通带内反射损耗较大,限制了其应用。因此,该文采用了Minkowski分形的微带缝隙代替传统微带缝隙,有效地展宽了带宽,并通过在微带缝隙两侧加载短截线的方式进一步增加了带宽并改善了高频端带外抑制特性。分析了结构的尺寸参数对其传输特性的影响,并根据S参数计算了色散曲线、提出了等效电路模型。最后,运用所提出的方法设计了一款超宽带带通滤波器。该滤波器仅采用一个复合左右手(CRLH)结构单元,获得了超带宽2.1~9GHz(相对带宽124.3%)和较小的带内反射损耗(小于0.8dB),同时滤波器在9.5~12GHz的阻带范围内传输抑制大于20dB。测量结果、仿真结果与等效电路结果基本吻合,验证了该设计方法的有效性。     

基于复合左右手传输线结构的小型天线

通过将天线谐振在零阶模式,以及在地平面增加细长线的方法设计了一款基于复合左右手传输线的小型天线,并利用仿真软件CST对该天线的特性进行了仿真验证。结果表明:天线的物理尺寸仅为23 mm×21 mm×1.8mm(0.188λ0×0.171λ0×0.015λ0),天线的零阶谐振频率为2.448 GHz,–10 d B回波损耗阻抗带宽达97.8 MHz,相对带宽达到4.0%,最大增益为2.451 d Bi。所设计的天线具有尺寸小,结构简单、频带宽,增益高等优点,能够满足无线局域网(2.4~2.483 5 GHz)的要求,有广阔的应用前景。     

基于复合左右手传输线的2.45 GHz微带天线设计

基于复合左右手传输线基本原理, 提出了电磁带隙结构的双负媒质微带天线设计方法, 并制作了2.45 GHz的微带天线.该微带天线由2个单元的电磁带隙组成, 此电磁带隙结构经过优化采用非均匀结构, 可通过调整贴片尺寸和金属过孔半径来改变电磁带隙结构单元等效电路的并联部分电容和电感, 进而调节天线的谐振频率.设计并制作的微带天线其贴片整体尺寸为53.2 mm×19.8 mm, 在2.45 GHz的回波损耗为-32.6 dB, 方向图近似为8字形方向图, 最大增益为0.72 dB.仿真和测试的回波损耗、方向图符合得很好, 从而验证了这种设计方法的有效性.     

多通带复合左右手传输线的设计与仿真

提出一种具有两组复合左右手通带的平面传输线结构.与传统左手微带线相比,本结构利用连有金属折线的矩形贴片和接地板上T形DGS(defected ground structures)结构形成一组新的左手通带和右手通带.为了使左右手通带间禁带闭合,用梯形贴片及接地板上交趾DGS结构代替上述结构,最终实现具有两个零级谐振频率点的平面传输线.结构的仿真结果与利用等效电路和Bloch-Floquet原理得到的理论结果及测量结构都符合较好.这种新颖的具有多通带的复合左右手传输线可应用于多通带微波器件设计.     

一种具有三阻带和高频截止特性的超宽带天线

为了有效抑制超宽带(UWB)通信系统和窄带通信系统之间潜在的干扰,设计了一款具有三阻带特性和高频截止特性的超宽带天线。天线总尺寸为33 mm×19 mm×1 mm。该天线的辐射单元由一个椭圆形的单极子和一个倒梯形结构组成,由50的矩形微带线馈电,接地板由一个矩形和一个开槽梯形结构构成。对天线进行加工并测试。结果表明,该天线在3.3~3.6 GHz处的阻带由辐射单元上的凹形槽产生,5.15~5.35 GHz和5.725~5.825 GHz处的阻带由微带馈线两旁的U形寄生单元产生,10.8 GHz高频处的截止特性是由微带线两旁对称的凹形寄生单元共同决定的。天线的测试结果与仿真结果吻合良好。     

基于复合左右手传输线小型化功分器的设计

传统的一分多路功分器的隔离网络占用的尺寸较大.根据复合左右手传输线的双曲-线性色散关系可以设计出零相移复合左右手传输线,利用这种传输线来改进传统功分器的隔离网络,可以有效减小整个功分器的尺寸.采用零相移复合左右手传输线来改进三等分功分器的隔离网络,整个功分器的面积比传统的减小了70%,实验结果证明了设计方法的正确性.     

基于多层左手传输线的小型滤波器仿真设计

基于Yasushi Horii等人提出的多层左右手复合传输线理论,对原有结构与特性做了进一步的研究和分析,提出了改进措施,大幅度提高了原有中心频率,消除了高频时前端谐振现象,显著改善了带内特性.通过数值仿真,总结出各结构参数变化对中心频率及带内特性的影响,并在此基础上设计出一X波段,平面尺寸为5.1 mm×3.8 mm的高性能带通滤波器,其中心频率为9.5G,1 G带宽,带内损耗小于0.7 dB,8 G时S21衰减至-30 dB.     

基于复合左右手传输线的圆极化天线

根据复合左右手传输线(CRLH-TL)基本原理,设计了一种带有CRLH-TL结构的圆极化天线。通过双螺旋槽结构和底部的矩形金属条来引入左手模式,利用割除正面辐射贴片上的两个矩形的方法,产生圆极化辐射。设计并制作的微带天线整体尺寸为50 mm×40 mm×16 mm,天线的实测阻抗带宽(<-10 dB)为32.4%(2.38～3.30 GHz),实测轴比带宽(<3 dB)为6.90%(2.66～2.85 GHz),并在该工作频段下实现了相对磁导率和相对介电常数双负的左手模式特性。