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1、------------------------------------------------------------------------------------------------复合左右手微带传输线滤波器的探讨仿真2008年第1期 空间电子技术SPACEELECTRONICTECHNOLOGY1吴须大(西安空间无线电技术研究所,西安710000) 摘 要 ,角度对分析结果进行了仿真;用进行了探讨;仿真了3,其滤波器的电性能良好;验证了0,也提供了可行的实现途径。0 引 言 复合左右手传输线具有超越常用右手传输线的传输特性,可以实现负的等效
2、磁导率和介电常数。这种复合左右手微带线由串联的交指电容和并联的短路短截线电感单元组成,形成一个宽带小插损[1～4]的左手通带,从而在微波部件中得到开创性的广泛应用。据文献介绍,目前在微波部件设计中,首先是作为一个小型、宽带相移传输线应用在宽带功率合成器、耦合器、巴伦等部件,以及应用在天线馈源系统;同时作为谐振器使用也有了开拓性的发展,设计了袖珍的共面波导形式的双通带滤波[5～7]器。文章也利用这种由“串联的交指电容和并联的短路短截线电感”组成的复合左右手微带传输线结构(类似于参考文献[8]中的图18),应用滤波器的工程设计技术,通过HFSS高频仿真软件,对
3、这种结构形式的微波滤波器的实现进行了探讨。——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------1 周期复合传输线的基本分析[1] 这种复合左右手微带传输线结构单元晶格的等效电路表示在图1。 该单元等效电路由周期加载的串联电容2C、并联电感L和短互联传输线组成。其中β是短互联传输线的传播常数;d是该单元尺寸;而且βdν1。如无限接连该单元晶格
4、,则第n单元晶格另一边上的电压和电流可以使用传输矩阵(ABCD)相关系:VnInA BC Vn+1In+1(1)图1 一维周期复合传输线其中,A、B、C、D是单元传输矩阵的元。该单元传输矩阵是由构成单元晶格的等效电路βd/2部分传输线、该电路的电容2C、电感L、第二个βd/2部分传输线、第二个电容2C共5个元件矩阵的积。根据Floquet理论,由(1)式得收稿日期:2007-07-052VnIn空间电子技术——————————————————————————————————————--------------------------------------
5、----------------------------------------------------------2008年第1期=A BC Vn+1In+1Vn+1eIn+1e--jkd(2)其中k是单元晶格的Bloch传播常数,是一个复数。经过运算和简化后得图1所示的复合传输线色散方程式:cos(kd)=A(3)定义在单元端头上的Bloch阻抗为:ZB=±2-1Dtan(kd)(4)(4)可用传输线参数(βd、Z0)和电感L、电容2CD),则(3)、表示为:Z0cos(βd/22(5)(β)sin(kd/2)=)-sind/2-0ωL2ZB=±Z0t
6、an(βd/2)-——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------tan(kd/2)(6) 设复合传输线的互联传输线部分足够短,这样βdν1;同时设复合传输线单元相移足够小,即kdν1。在这两个假设的条件下,色散等式和Bloch阻抗可进一步简化为:2ωC0-L0-k=ωωωLL0-ZB(7)ωCd(8)C0-ωLd其中L0、C0是非加载传
7、输线每单位长度的电感、电容,β=ω0C0,Z0=0/C0。当ωL0时,复合ωCd传输线的串联电抗ωL0-,从而使等效磁导率为负;同样,当ωC0时,并联电纳ωC0-ωCdωLd变成负,从而使等效介电常数为负。因此,可以有以下几种情况来分析:ωLd(1)当复合传输线的串联电抗和并联电纳都为负,则k为负,起着一个负折射率介质作用,即左手异性介质作用;——————————————————————————————————————----------------------------------------------------------------------
8、--------------------------(2)当复合传
