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最近几年里,一种称为“异向介质材料”人工复合型材料在固体物理、材料科学、光学和应用电磁学等领域内开始获得越来越多的关注。由于具有一些特殊的电磁性质(如负的介电常数,负的磁导率,负的折射率等),从而使其在实际应用中具有很重要的价值。目前,主要有两种方式实现微波复合左右手材料:金属棒(ROD)和开口谐振环(SRR)的阵列结构和左右手平面型传输线结构。本文主要研究了平面型传输线型结构。
本文分析了左手传输线所具有的特殊性质,阐述了在微波波段下,当前人工左右手复合结构的工作原理、设计思想和设计方法,并结合实际研究课题,详细地介绍了谐振器和滤波器等微波元器件的设计理论、设计方法,利用复合左右手传输线的特殊性质,对传统微波器件进行改进,根据C.Caloz和T.Itoh等人的设计思想,进行了以下研究工作:第一,对已经提出的用微带或者共面波导设计复合左右手传输线(CRLH-TL)结构进行仿真验证研究,并利用他们设计微波器件,如谐振器,滤波器等,理解其与传统设计比较所具有的优缺点;第二,设计了基于微带和共面波导耦合结构设计超宽带滤波器,其中共面波导由缺陷地结构(DGS)构成,它为进一步提出设计复合左右手传输线新的结构提供基石;第三,利用设计UWB滤波器的思路,提出了设计CRLH-TL的两种新结构,其中一种设计中运用了互耦合开裂谐振环(CSRR)结构,这两种设计使得加工时无需过孔,工艺简单,损耗降低;最后,使用自己所提出的CRLH-TL新结构通过简单级联形成周期结构来设计了单通带滤波器和不对称双通带滤波器,它们结构紧凑、尺寸较小、有较宽的带宽、通带内较平坦、带外有很好的抑制谐波的特性,并且呈现了一些在传统滤波器没有的特征。