论文部分内容阅读
滤波器是射频电路的重要组件,是通信系统中的关键部分。复合左右手传输线(Composite Right and Left Handed Transmission Line,CRLH TL)具有相速与群速方向相反、大小相等等奇异特性。因此,基于复合左右手传输线的滤波器具有尺寸小巧、结构新颖等优势,逐渐成为微波电路领域的研究热点。本论文在研究复合左右手传输线的基础上对滤波器进行分析与设计,以实现其小型化。着重讨论了复合左右手传输线的实现方法及其对滤波器性能的影响,主要工作如下:1.基于非谐振型复合左右手传输线实现滤波器小型化。所设计的两款滤波器,均采用平面交指型结构。一款在交指结构上增加梯形枝节,通过优化交指结构和梯形枝节的长和宽,改变传输线的分布结构,进而实现滤波器在特定频率下的左右手特性。与传统滤波器相比,所设计的滤波器谐振频率低,结构紧凑,达到0.11λ_g×0.15λ_g。将滤波器进行实物加工,经测试发现插损较小,为1.59dB。另一款滤波器由两个SIR谐振器组成,这两个SIR谐振器均采用对称相交的交指结构,并在其末端加入扇形枝节。对扇形枝节和交指结构组成的结构进行等效电路分析和色散曲线的仿真优化,从而实现通带内的左右手特性。该款滤波器不仅选择性高,而且结构紧凑,达到0.37λ_g×0.26λ_g。2.基于谐振型复合左右手传输线实现滤波器小型化。通过在基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)结构上下表面增加不同的互补开口谐振环(Complimentary Split-ring Resonator,CSRR),实现了基片集成波导结构的左右手特性,同时提高了滤波器的带外抑制。测试可发现实测结果与仿真结果较为吻合,并且20dB带外抑制达到14GHz。之后,将该款滤波器馈电端口上增加的两组刻蚀槽,在通带范围与性能参数不变的情况下,将20dB带外抑制范围提高至21GHz。该款滤波器利用SIW结构将电磁波限定在一定空间范围内传播;通过互补开口谐振环有效地降低中心频率。所设计的滤波器不仅结构紧凑,达到0.24λ_g×0.61λ_g,而且具有较宽的带外抑制和高选择性。设计的两类滤波器均具有高选择性和小型化的优点。对上述滤波器进行测试,与仿真结果一致,满足通信系统中小型化的要求,有一定的工程实际意义。