基于左右手混合传输线的微波滤波器仿真与实验研究

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1、ThesissubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineerMicrowaveFilterResearchBasedonCompositeRight/Left-handedTransmissionLineMetamaterialsCandidate:YuanYiMajor:ElectricEngineeringSupervisor:Prof.LiuMinghaiProf.HuXiweiHuazhongUniversityofSciencean

2、dTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaDec,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许

3、论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在______年解密后适用本授权数。本论文属于不保密□（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月华中科技大学硕士学位论文摘要电磁超材料（Metamaterials）是一种可以实现自然界中不存在的特殊电磁特性的人工材料。拥有负介电常数和负磁导率的该种超材料，因为电磁波在其内传播不同于传统介质中的表现反而遵循左手定则，所以大家更倾向于称之为左手（Left-

4、Handed）材料。近年来，左手材料因其独特的性质越来越受到人们的关注，也在越来越多的领域得到了研究和应用。本文将重点介绍利用左右手混合传输线（CompositeRight/Left-HandedTransmissionLine）方法实现的左手特性介质，同时利用仿真和实验的方法证明了该介质可以构成尺寸小，易加工和宽频带等优点的滤波结构。论文的前两章介绍了左手材料的概念和特性，实现左手材料的谐振方法以及试验研究方法。而后在第三章重点介绍了传输线理论并分析了利用该理论等效实现的左手材料特性，第四章简要介绍了该领域的研究进展，设计了两种新型的左右手混

5、合传输线平衡结构：一种在前人工作的基础上设计了更加紧凑的交趾结构，通过对结构参数的微调整，使得介质达到平衡条件；另一种将U型铜片纵像排列，通过仿真证明了该结构同样可以实现左手特性，并且利用前一种结构的经验对设计进行了改良，通过对结构参数的微调得到了一个宽频带的滤波结构。在第五章将上述两种结构级联构成带通滤波器，并应对端口的设计进行了调整以便于实际加工，最后实物测量结果与模拟结果良好的吻合，证明了基于传输线构造的左手材料在微波段可实现良好的滤波性能。本文最后对仿真以及实际加工过程中出现的问题进行了总结，对左手材料的发展进行了展望。关键词：微波，超

6、材料，左右手混合传输线，带通滤波器I华中科技大学硕士学位论文AbstractMetamaterialsisakindofartificialmaterialswhichcanachievespecialelectromagneticpropertythatusuallydonotexist.Unliketraditionalmaterials，MetamaterialsisalsoknownasLeft-Handedmaterialscauseitsunusualwayinelectromagneticwaveconductionwhichfo

7、llowLeft-Handedrules.Inrecentyears,theleft-handeddrawmoreandmoreattentioncauseitsuniquenaturepropertiesandhasbeenstudiedandappliedinagrowingnumberofareas.ThisarticleintroducesakindofLeft-HandedMetamaterialbasedonCompositeRight/Left-HandedTransmissionLineapproach,meanwhilepro

8、vedpracticabilityforthematerialtobuilduptinyfilteringstructurebothinsimulat