异向介质在微波器件中的性能及应用研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS（电子科技大学图标）论文题目异向介质在微波器件中的性能及应用研究学科专业电磁场与微波技术学号201121020287作者姓名卓普指导教师唐红艳副教授分类号密级注1UDC学位论文异向介质在微波器件中的性能及（题名和副题名）应用研究卓普（作者姓名）指导教师唐红艳副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业电磁场与微波技术提交论文日期2014.3.31论文答辩日期2014.5.22学位授予单位和日期电子科技大学201

2、4年6月答辩委员会主席a评阅人c注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHONPERFORMANCEANDAPPLICATIONOFMETAMATERIALINTHEMICROWAVEDEVICESAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:ElectromagneticFieldandMicrowaveTechnologyAuthor:ZhuoPuAdvisor:TangHongyanSchool:SchoolofElectronicEngineer

3、ing独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将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

4、印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要异向介质(Metamaterials)一直是近年来物理学科和电磁学科中科研人员积极探究的领域之一，其介电常数或磁导率在某特定频率上为负值，呈现负折射特性。随着无线通信相关领域的快速发展，通信设备变得越来越微型、越来越便捷，这对研发体积更小、性能更优良的微波器件带来了挑战。将异向介质应用到微波器件中，不仅可以减少微波器件的尺寸，而且能在一定程度上提高微波器件的性能。鉴于此，本文对微波器件中异向介质的性能和应用进行了深入研究。异向介质分为谐振型结构和复合左右手传输

5、线结构，本文分别对这两种结构的特点及其在微波器件中的应用进行了研究。通过研究异向介质谐振型的开口谐振器(SRRs)、螺旋谐振器(SRs)、互补开口谐振器(CSRRs)和互补螺旋谐振器(CSRs)结构的等效电路模型可以得出：增大谐振器的等效电感或等效电容可以降低它们自身的谐振频率，在微波器件中加载谐振器可以一定程度地减小微波器件的谐振波长以实现小型化。重点研究了多环互补开口谐振器和三阶互补螺旋谐振器结构，通过理论分析和仿真证明了他们可用于微波器件的小型化。基于此，设计了三种基于CSRRs或CSRs的W-CDMA频段的小型化双工器，测试结果和仿真结果基本吻合，它们具有相同的尺寸，其尺

6、寸只有无加载CSRRs/CSRs双工器的三分之一。另一方面，本文还研究了复合左右手传输线(CRLH)的理论和色散特性，重点论述了复合左右手传输线的平衡状态条件及其特性。设计了一种新型的CRLH传输线结构，它是通过在半模基片集成波导(HMSIW)的正面金属层和地板上同时加载交指电容的方法实现的，其在HMSIW截止频率下可以产生两个具有异向介质o特性的谐振频点，并且在这两个谐振频点处两端口存在90的相差，可等效为四o分之一波长传输线，而HMSIW在大于谐振频率处还存在具有90相差的频率，利用这个特性可以实现微波器件的双频特性。最后，基于新的提出的传输线结构，设计了一款双频段的混合环耦

7、合器，通过仿真和测试验证了其双频特性。关键词：异向介质，谐振器，复合左右手传输线，双工器，混合环耦合器IABSTRACTABSTRACTInrecentyears,metamaterialshasbecomeoneofresearchareawhereresearchersinphysicalandelectromagneticdisciplinesactivelyexplore.Itsdielectricconstantormagneticpermeabilityinapart