專利名稱：復(fù)合左右手傳輸線及其設(shè)計(jì)方法和基于該傳輸線的雙工器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種復(fù)合左右手傳輸線及其設(shè)計(jì)方法和基于該傳輸線的雙工器。
背景技術(shù)：
早在1968年，前蘇聯(lián)科學(xué)家veselago就從理論上預(yù)言了介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)的左手材料的存在性和傳統(tǒng)電磁介質(zhì)所不具有的奇異電磁物理特性，如負(fù)折射率、倏逝波放大、逆多普勒效應(yīng)、逆Cerenkov輻射、完美棱鏡等。然而，其理論成果在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)并沒(méi)引起國(guó)際上的重視。直到2000年，Smith在Pendry等人工作的基礎(chǔ)上用空間周期排列的金屬線與開(kāi)口環(huán)諧振器制造出第一塊左手材料后，其研究才進(jìn)入實(shí)質(zhì)性研究階段; 然而，其體積大、帶寬窄、損耗大以及需要嚴(yán)格極化方向的電磁入射波激勵(lì)等缺點(diǎn)限制了其在微波工程中的應(yīng)用。雖然之后新結(jié)構(gòu)的低損耗左手材料層出不窮，如Chen等報(bào)道的S形狀的左手材料，Ran等設(shè)計(jì)的Ω形狀的左手材料，Lagarkov等研究的螺旋結(jié)構(gòu)的左手材料， 以及V. A. Fedotov報(bào)道的魚(yú)網(wǎng)形狀的平板超材料等，但都均由于立體結(jié)構(gòu)限制了各自在平面微波器件中的應(yīng)用。很快2002年Eleftheriades帶領(lǐng)的研究小組以及Itoh和Caloz領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，分別提出了周期加載集總或者分布并聯(lián)電感和串聯(lián)電容的平面非諧振式CRLH TL結(jié)構(gòu)。 2004年，F(xiàn). Falcone領(lǐng)導(dǎo)的西班牙課題組提出了 CSRRs結(jié)構(gòu)并驗(yàn)證了其在特定頻段內(nèi)能產(chǎn)生負(fù)介電常數(shù)效應(yīng)，并提出CSRRs的負(fù)介電常數(shù)頻段與微帶縫隙電容提供的負(fù)磁導(dǎo)率頻段復(fù)合可以制作成雙負(fù)諧振式CRLH TL，該領(lǐng)域的研究開(kāi)辟了平面CRLH TL研究的另外一個(gè)重要分支，大量的小型化微波器件被制作出來(lái)。然而，基于CSRRs結(jié)構(gòu)的諧振式CRLH TL的高頻帶外抑制度差、左手帶寬還較窄，左手通帶與右手通帶難于調(diào)節(jié)工作于平衡態(tài)等缺點(diǎn)使得其在實(shí)際應(yīng)用中問(wèn)題越來(lái)越突出。雙工器是解決收發(fā)共用一副天線而又使其相互不受影響而設(shè)計(jì)的一種微波器件，相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)的作用。當(dāng)發(fā)信機(jī)工作時(shí)，雙工器接通天線與發(fā)信機(jī)，收信機(jī)斷開(kāi)；相反，當(dāng)收信機(jī)工作時(shí)，雙工器接通收信機(jī)而斷開(kāi)發(fā)信機(jī)。目前雙工器主要以下四類，波導(dǎo)雙工器、同軸雙工器、介質(zhì)雙工器以及聲表面波雙工器等。同軸雙工器體積較大，而波導(dǎo)雙工器、介質(zhì)雙工器和聲表面雙工器的成本較高。隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，微帶形式的雙工器因成本低、易集成、頻段可向高端發(fā)展等優(yōu)點(diǎn)得到了工程設(shè)計(jì)師們的青睞。在微帶雙工器領(lǐng)域研究人員提出了很多技術(shù)與方法，如M. H. Capstick的低通高通濾波器方法， Sarayut Srisathit報(bào)道的發(fā)夾濾波器技術(shù)，Z. -H. Bao的開(kāi)口環(huán)諧振器濾波技術(shù)，Berndie Strassner報(bào)道的枝節(jié)加載技術(shù)，Z. C. Hao的基片集成波導(dǎo)方法，J. Bonache的CSRRs技術(shù)， Titos Kokkinos提出的螺旋傳輸線技術(shù)，C. -W. Tang報(bào)道的低溫共燒技術(shù)，Caloz提出的多層CRLH TL和安建的基于集總元件加載的非諧振式CRLH TL方法等。但現(xiàn)有的雙工器技術(shù)都存在一些缺陷，如設(shè)計(jì)方法復(fù)雜，受集總元件自身諧振限制，頻率不能做高，加工過(guò)程比較繁瑣且價(jià)格昂貴或者電路尺寸較大不易推廣等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種左手通帶與右手通帶之間能實(shí)現(xiàn)無(wú)縫過(guò)渡、左手通帶與右手通帶之間沒(méi)有阻帶且左手通帶與右手通帶極易調(diào)整使其工作于平衡態(tài)的復(fù)合左右手傳輸線。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種復(fù)合左右手傳輸線，其特征在于包括刻蝕在微帶線接地層上的互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)和刻蝕在所述微帶線導(dǎo)帶上的微帶縫隙，所述微帶縫隙位于互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)的正上方；所述互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)和尺寸均相同且呈對(duì)稱布設(shè)的開(kāi)口單環(huán)諧振器，所述開(kāi)口單環(huán)諧振器為刻蝕在微帶線接地層上且一側(cè)中部帶有開(kāi)口的諧振環(huán)，兩個(gè)所述開(kāi)口單環(huán)諧振器中的兩個(gè)所述開(kāi)口布設(shè)在互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)的正中部；所述微帶線接地層、刻蝕在微帶線接地層上的互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)、微帶線導(dǎo)帶和刻蝕在微帶線導(dǎo)帶上的微帶縫隙組成一個(gè)基于互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)的CRLH TL單元，所述基于互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)的CRLH TL單元為CRLH TL單元A。上述復(fù)合左右手傳輸線，其特征是所述諧振環(huán)的形狀為矩形，且
t^xl00% < 5%,式中b為所述諧振環(huán)的長(zhǎng)度，a為所述諧振環(huán)的寬度。 b上述復(fù)合左右手傳輸線，其特征是所述互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)中的兩個(gè)所述開(kāi)口單環(huán)諧振器呈左右對(duì)稱布設(shè)，且所述開(kāi)口單環(huán)諧振器中的諧振環(huán)內(nèi)部刻蝕有上下兩個(gè)環(huán)形槽，上下兩個(gè)所述環(huán)形槽的結(jié)構(gòu)和尺寸均相同且二者以所述諧振環(huán)的中心線為對(duì)稱軸進(jìn)行對(duì)稱布設(shè)，上下兩個(gè)所述環(huán)形槽的起始端分別與所述諧振環(huán)開(kāi)口處的兩端相接；所述互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)內(nèi)部所設(shè)置所述環(huán)形槽的數(shù)量為4個(gè)，兩個(gè)所述開(kāi)口單環(huán)諧振器內(nèi)部所設(shè)置的環(huán)形槽呈左右對(duì)稱布設(shè)，且所述環(huán)形槽為分形幾何結(jié)構(gòu)，4個(gè)分形幾何結(jié)構(gòu)組成分形幾何單元；所述微帶線接地層、刻蝕在微帶線接地層上的互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)、微帶線導(dǎo)帶、刻蝕在微帶線導(dǎo)帶上的微帶縫隙和刻蝕在互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)內(nèi)部的分形幾何結(jié)構(gòu)組成一個(gè)基于互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)和分形幾何結(jié)構(gòu)的CRLH TL單元，所述基于互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)和分形幾何結(jié)構(gòu)的CRLH TL單元為CRLH TL單元B。上述復(fù)合左右手傳輸線，其特征是所述分形幾何結(jié)構(gòu)包括分形曲線一、始端與分形曲線一末端相接的分形曲線二、始端與分形曲線二末端相接的分形曲線三和始端與分形曲線三末端相接的分形曲線四，所述分形曲線一的始端與所述諧振環(huán)開(kāi)口處的一個(gè)端頭相接；所述分形曲線二、分形曲線三和分形曲線四均為迭代因子IF為1/3且迭代次數(shù)為2的 Koch分形曲線，所述分形曲線一為迭代因子IF為1/3且迭代次數(shù)為1的Koch分形曲線。上述復(fù)合左右手傳輸線，其特征是所述CRLH TL單元B中還刻蝕有4個(gè)用于調(diào)整 CRLH TL單元B工作頻率的斜槽，4個(gè)所述斜槽的結(jié)構(gòu)和尺寸均相同，且4個(gè)所述斜槽的起始端分別與4個(gè)分形幾何結(jié)構(gòu)中分形曲線四的末端相接，4個(gè)所述斜槽以所述CRLH TL單元 B的中心線為對(duì)稱線進(jìn)行對(duì)稱布設(shè)。同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種電路設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小且?guī)拰?、選擇性好的雙工器，其特征在于包括兩個(gè)分別工作在不同頻段下的CRLH TL單元B，且兩個(gè)所述 CRLH TL單元B分別為CRLH TL單元B —和CRLH TL單元B 二 ；所述CRLH TL單元B —的輸入端口和輸出端口分別為輸入端口一和輸出端口一，CRLH TL單元B 二的輸入端口和輸出端口分別為輸入端口二和輸出端口二，所述輸出端口一與輸入端口二相接后形成雙工器的一個(gè)端口，且輸入端口一和輸出端口二分別為雙工器的另外兩個(gè)端口。同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種設(shè)計(jì)合理、設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便且所設(shè)計(jì)完成的 CRLH TL單元A使用效果好的復(fù)合左右手傳輸線設(shè)計(jì)方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、構(gòu)建等效電路模型一首先，構(gòu)建所述CRLH TL單元A的等效電路模型一；所述 CRLH TL單元A包括一個(gè)串聯(lián)加載在輸入端口與輸出端口之間的串聯(lián)電路一和一個(gè)并聯(lián)加載在所述串聯(lián)電路一上的并聯(lián)支路一，所述串聯(lián)電路一由兩個(gè)電容2Cg和兩個(gè)電感Ls/2串接組成，兩個(gè)所述電感1^/2分別與輸入端口和輸出端口相接，且兩個(gè)所述電容2(8相串接后串聯(lián)接在兩個(gè)所述電感Ls/2之間，所述并聯(lián)支路一由電容C和并聯(lián)對(duì)地諧振回路一串接組成；所述并聯(lián)對(duì)地諧振回路一包括電容CP、電容Ck和電感LP，所述電容Ck和電感Lp串接后并接在電容Cp兩端；兩個(gè)所述電容2CgW相接點(diǎn)與電容C的一端相接，且所述電容C的另一端分兩路，一路經(jīng)電容Cp后接地，另一路經(jīng)電感Lp和電容Ck接地；其中，Ls為微帶線的電感，Cg為微帶縫隙的縫隙電容，C為微帶線導(dǎo)帶與互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)之間所產(chǎn)生的邊緣效應(yīng)對(duì)應(yīng)的電容值和所述微帶線的線電容之和，所述并聯(lián)對(duì)地諧振回路一為互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)的等效電路；其中，電容2Cg的電容量為電容Cg電容量的2倍，電感Ls/2的電感量為電感Ls電感量的1/2;步驟二、擬合得出滿足設(shè)計(jì)條件的多組集總電路參數(shù)值根據(jù)需設(shè)計(jì)所述CRLH TL 單元A的各項(xiàng)電路性能指標(biāo)，利用計(jì)算機(jī)在電路仿真軟件中建立步驟一中所構(gòu)建的等效電路模型一，并相應(yīng)擬合出為實(shí)現(xiàn)上述各項(xiàng)電路性能指標(biāo)所述等效電路模型一需滿足的多組集總電路參數(shù)值，且每一組集總電路參數(shù)值均包括所述等效電路模型一中電容C、Cg、Cp和 Ck以及電感1^和Lp的數(shù)值；此時(shí)，步驟一中所構(gòu)建的等效電路模型一為集總電路，且所述設(shè)計(jì)條件為所述CRLH TL單元A的各項(xiàng)電路性能指標(biāo)；步驟三、集總電路參數(shù)值驗(yàn)證通過(guò)布洛赫分析對(duì)步驟二中擬合出的多組集總電路參數(shù)值分別進(jìn)行驗(yàn)證，且對(duì)每一組集總電路參數(shù)值的驗(yàn)證方法均相同；實(shí)際對(duì)任一組集總電路參數(shù)值進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，根據(jù)此時(shí)被驗(yàn)證的該組集總電路參數(shù)值對(duì)步驟一中所述的CRLH TL單元A進(jìn)行布洛赫分析，并相應(yīng)判斷得出所述CRLH TL單元 A是否滿足各項(xiàng)電路性能指標(biāo)當(dāng)所述CRLH TL單元A滿足各項(xiàng)電路性能指標(biāo)時(shí)，則該組集總電路參數(shù)值為經(jīng)過(guò)驗(yàn)證滿足所述設(shè)計(jì)條件的集總電路參數(shù)值；否則，應(yīng)對(duì)多組所述集總電路參數(shù)值中下一組被驗(yàn)證的集總電路參數(shù)值進(jìn)行驗(yàn)證，直至在多組所述集總電路參數(shù)值中找出一組經(jīng)過(guò)驗(yàn)證滿足所述設(shè)計(jì)條件的集總電路參數(shù)值；步驟四、物理結(jié)構(gòu)參數(shù)確定根據(jù)步驟三中找出的經(jīng)過(guò)驗(yàn)證滿足所述設(shè)計(jì)條件的集總電路參數(shù)值，同時(shí)結(jié)合微帶線導(dǎo)帶所處微帶介質(zhì)板的結(jié)構(gòu)參數(shù)和介電常數(shù)，對(duì)所述 CRLH TL單元A中互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)、微帶縫隙和微帶線導(dǎo)帶的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行確定。上述復(fù)合左右手傳輸線的設(shè)計(jì)方法，其特征是步驟三中根據(jù)此時(shí)被驗(yàn)證的該組集總電路參數(shù)值對(duì)步驟一中所述的CRLH TL單元A進(jìn)行布洛赫分析時(shí)，先將該組集總電路參數(shù)值中各項(xiàng)數(shù)值分別代入所述等效電路模型一，并獲得與該組集總電路參數(shù)值相對(duì)應(yīng)的 CRLH TL單元A，之后再判斷與該組集總電路參數(shù)值相對(duì)應(yīng)的CRLH TL單元A是否滿足各項(xiàng)
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合左右手傳輸線，其特征在于包括刻蝕在微帶線接地層(1)上的互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)( 和刻蝕在所述微帶線導(dǎo)帶(4)上的微帶縫隙(3)，所述微帶縫隙(3)位于互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)O)的正上方；所述互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)(2)包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)和尺寸均相同且呈對(duì)稱布設(shè)的開(kāi)口單環(huán)諧振器，所述開(kāi)口單環(huán)諧振器為刻蝕在微帶線接地層 (1)上且一側(cè)中部帶有開(kāi)口的諧振環(huán)，兩個(gè)所述開(kāi)口單環(huán)諧振器中的兩個(gè)所述開(kāi)口布設(shè)在互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)O)的正中部；所述微帶線接地層(1)、刻蝕在微帶線接地層(1)上的互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)O)、微帶線導(dǎo)帶(4)和刻蝕在微帶線導(dǎo)帶(4)上的微帶縫隙(3) 組成一個(gè)基于互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)O)的CRLH TL單元，所述基于互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)(2)的CRLH TL單元為CRLH TL單元A。
2.按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合左右手傳輸線，其特征在于所述諧振環(huán)的形狀為矩形，且t^xl00% < 5%,式中b為所述諧振環(huán)的長(zhǎng)度，a為所述諧振環(huán)的寬度。b
3.按照權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合左右手傳輸線，其特征在于所述互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)O)中的兩個(gè)所述開(kāi)口單環(huán)諧振器呈左右對(duì)稱布設(shè)，且所述開(kāi)口單環(huán)諧振器中的諧振環(huán)內(nèi)部刻蝕有上下兩個(gè)環(huán)形槽，上下兩個(gè)所述環(huán)形槽的結(jié)構(gòu)和尺寸均相同且二者以所述諧振環(huán)的中心線為對(duì)稱軸進(jìn)行對(duì)稱布設(shè)，上下兩個(gè)所述環(huán)形槽的起始端分別與所述諧振環(huán)開(kāi)口處的兩端相接；所述互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)( 內(nèi)部所設(shè)置所述環(huán)形槽的數(shù)量為4個(gè)， 兩個(gè)所述開(kāi)口單環(huán)諧振器內(nèi)部所設(shè)置的環(huán)形槽呈左右對(duì)稱布設(shè)，且所述環(huán)形槽為分形幾何結(jié)構(gòu)(9)，4個(gè)分形幾何結(jié)構(gòu)(9)組成分形幾何單元；所述微帶線接地層(1)、刻蝕在微帶線接地層(1)上的互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)O)、微帶線導(dǎo)帶G)、刻蝕在微帶線導(dǎo)帶(4)上的微帶縫隙(3)和刻蝕在互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)O)內(nèi)部的分形幾何結(jié)構(gòu)(9)組成一個(gè)基于互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)(2)和分形幾何結(jié)構(gòu)(9)的CRLH TL單元，所述基于互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)(2)和分形幾何結(jié)構(gòu)(9)的CRLH TL單元為CRLH TL單元B。
4.按照權(quán)利要求3所述的復(fù)合左右手傳輸線，其特征在于所述分形幾何結(jié)構(gòu)(9)包括分形曲線一、始端與分形曲線一末端相接的分形曲線二、始端與分形曲線二末端相接的分形曲線三和始端與分形曲線三末端相接的分形曲線四，所述分形曲線一的始端與所述諧振環(huán)開(kāi)口處的一個(gè)端頭相接；所述分形曲線二、分形曲線三和分形曲線四均為迭代因子IF 為1/3且迭代次數(shù)為2的Koch分形曲線，所述分形曲線一為迭代因子IF為1/3且迭代次數(shù)為1的Koch分形曲線。
5.按照權(quán)利要求4所述的復(fù)合左右手傳輸線，其特征在于所述CRLHTL單元B中還刻蝕有4個(gè)用于調(diào)整CRLH TL單元B工作頻率的斜槽(10)，4個(gè)所述斜槽(10)的結(jié)構(gòu)和尺寸均相同，且4個(gè)所述斜槽(10)的起始端分別與4個(gè)分形幾何結(jié)構(gòu)(9)中分形曲線四的末端相接，4個(gè)所述斜槽(10)以所述CRLH TL單元B的中心線為對(duì)稱線進(jìn)行對(duì)稱布設(shè)。
6.一種由權(quán)利要求3所述復(fù)合左右手傳輸線制成的雙工器，其特征在于包括兩個(gè)分別工作在不同頻段下的CRLH TL單元B，且兩個(gè)所述CRLHTL單元B分別為CRLH TL單元B 一和CRLH TL單元B 二 ；所述CRLH TL單元B—的輸入端口和輸出端口分別為輸入端口一和輸出端口一，CRLH TL單元B 二的輸入端口和輸出端口分別為輸入端口二和輸出端口二， 所述輸出端口一與輸入端口二相接后形成雙工器的一個(gè)端口，且輸入端口一和輸出端口二分別為雙工器的另外兩個(gè)端口。
7.—種對(duì)如權(quán)利要求1所述復(fù)合左右手傳輸線進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、構(gòu)建等效電路模型一首先，構(gòu)建所述CRLH TL單元A的等效電路模型一；所述 CRLH TL單元A包括一個(gè)串聯(lián)加載在輸入端口與輸出端口之間的串聯(lián)電路一和一個(gè)并聯(lián)加載在所述串聯(lián)電路一上的并聯(lián)支路一，所述串聯(lián)電路一由兩個(gè)電容2Cg和兩個(gè)電感Ls/2串接組成，兩個(gè)所述電感1^/2分別與輸入端口和輸出端口相接，且兩個(gè)所述電容2(8相串接后串聯(lián)接在兩個(gè)所述電感Ls/2之間，所述并聯(lián)支路一由電容C和并聯(lián)對(duì)地諧振回路一串接組成；所述并聯(lián)對(duì)地諧振回路一包括電容CP、電容Ck和電感LP，所述電容Ck和電感Lp串接后并接在電容Cp兩端；兩個(gè)所述電容2CgW相接點(diǎn)與電容C的一端相接，且所述電容C的另一端分兩路，一路經(jīng)電容Cp后接地，另一路經(jīng)電感Lp和電容Ck接地；其中，Ls為微帶線的電感，Cg為微帶縫隙(3)的縫隙電容，C為微帶線導(dǎo)帶(4)與互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)(2)之間所產(chǎn)生的邊緣效應(yīng)對(duì)應(yīng)的電容值和所述微帶線的線電容之和，所述并聯(lián)對(duì)地諧振回路一為互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)⑵的等效電路；其中，電容2Cg的電容量為電容Cg電容量的2倍， 電感Ls/2的電感量為電感Ls電感量的1/2 ；步驟二、擬合得出滿足設(shè)計(jì)條件的多組集總電路參數(shù)值根據(jù)需設(shè)計(jì)所述CRLH TL單元A的各項(xiàng)電路性能指標(biāo)，利用計(jì)算機(jī)在電路仿真軟件中建立步驟一中所構(gòu)建的等效電路模型一，并相應(yīng)擬合出為實(shí)現(xiàn)上述各項(xiàng)電路性能指標(biāo)所述等效電路模型一需滿足的多組集總電路參數(shù)值，且每一組集總電路參數(shù)值均包括所述等效電路模型一中電容C、Cg、Cp和Ck 以及電感1^和Lp的數(shù)值；此時(shí)，步驟一中所構(gòu)建的等效電路模型一為集總電路，且所述設(shè)計(jì)條件為所述CRLH TL單元A的各項(xiàng)電路性能指標(biāo)；步驟三、集總電路參數(shù)值驗(yàn)證通過(guò)布洛赫分析對(duì)步驟二中擬合出的多組集總電路參數(shù)值分別進(jìn)行驗(yàn)證，且對(duì)每一組集總電路參數(shù)值的驗(yàn)證方法均相同；實(shí)際對(duì)任一組集總電路參數(shù)值進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，根據(jù)此時(shí)被驗(yàn)證的該組集總電路參數(shù)值對(duì)步驟一中所述的CRLH TL單元A進(jìn)行布洛赫分析，并相應(yīng)判斷得出所述CRLH TL單元A是否滿足各項(xiàng)電路性能指標(biāo)當(dāng)所述CRLH TL單元A滿足各項(xiàng)電路性能指標(biāo)時(shí)，則該組集總電路參數(shù)值為經(jīng)過(guò)驗(yàn)證滿足所述設(shè)計(jì)條件的集總電路參數(shù)值；否則，應(yīng)對(duì)多組所述集總電路參數(shù)值中下一組被驗(yàn)證的集總電路參數(shù)值進(jìn)行驗(yàn)證，直至在多組所述集總電路參數(shù)值中找出一組經(jīng)過(guò)驗(yàn)證滿足所述設(shè)計(jì)條件的集總電路參數(shù)值；步驟四、物理結(jié)構(gòu)參數(shù)確定根據(jù)步驟三中找出的經(jīng)過(guò)驗(yàn)證滿足所述設(shè)計(jì)條件的集總電路參數(shù)值，同時(shí)結(jié)合微帶線導(dǎo)帶(4)所處微帶介質(zhì)板的結(jié)構(gòu)參數(shù)和介電常數(shù)，對(duì)所述 CRLH TL單元A中互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)O)、微帶縫隙(3)和微帶線導(dǎo)帶(4)的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行確定。
8.按照權(quán)利要求7所述的復(fù)合左右手傳輸線的設(shè)計(jì)方法，其特征在于步驟三中根據(jù)此時(shí)被驗(yàn)證的該組集總電路參數(shù)值對(duì)步驟一中所述的CRLHTL單元A進(jìn)行布洛赫分析時(shí)，先將該組集總電路參數(shù)值中各項(xiàng)數(shù)值分別代入所述等效電路模型一，并獲得與該組集總電路參數(shù)值相對(duì)應(yīng)的CRLH TL單元A，之后再判斷與該組集總電路參數(shù)值相對(duì)應(yīng)的CRLH TL單元 A是否滿足各項(xiàng)電路性能指標(biāo)，且其分析及判斷過(guò)程如下.3011、右手通帶的下限頻率計(jì)算令^伸)]=1^^ =…計(jì)算得出所述CRLH TL單元A右手通帶的下限頻率
9. 一種對(duì)如權(quán)利要求3所述復(fù)合左右手傳輸線進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，其特征在于該方法包括以下步驟第一步、構(gòu)建等效電路模型二 首先，構(gòu)建所述CRLH TL單元B的等效電路模型二 ；所述 CRLH TL單元B包括一個(gè)串聯(lián)加載在輸入端口與輸出端口之間的串聯(lián)電路二和兩個(gè)并聯(lián)加載在所述串聯(lián)電路二上的并聯(lián)支路二，所述串聯(lián)電路二由兩個(gè)電容2Cg和兩個(gè)電感Ls/2串接組成，兩個(gè)所述電感1^/2分別與輸入端口和輸出端口相接，且兩個(gè)所述電容2(8相串接后串聯(lián)接在兩個(gè)所述電感1^/2之間；兩個(gè)所述并聯(lián)支路二的電路結(jié)構(gòu)相接且二者分別為并聯(lián)支路二 A和并聯(lián)支路二 B，所述并聯(lián)支路二 A由電容C1和并聯(lián)對(duì)地諧振回路二 A串接組成， 所述并聯(lián)支路二 B由電容C2和并聯(lián)對(duì)地諧振回路二 B串接組成；所述并聯(lián)對(duì)地諧振回路二 A包括電容Cpi、電容Cki和電感Lpi，所述電容Cki和電感Lpi串接后并接在電容Cpi兩端；兩個(gè)所述電容2Cg的相接點(diǎn)與電容(^的一端相接，且所述電容C1的另一端分兩路，一路經(jīng)電容Cpi后接地，另一路經(jīng)電感Lpi和電容Cki接地；所述并聯(lián)對(duì)地諧振回路二 B包括電容CP2、 電容Ck2和電感Lp2，所述電容Ck2和電感Lp2串接后并接在電容Cp2兩端；兩個(gè)所述電容2Cg 的相接點(diǎn)與電容(2的一端相接，且所述電容C2的另一端分兩路，一路經(jīng)電容Cp2后接地，另一路經(jīng)電感Lp2和電容Ck2接地；其中，Ls為微帶線的電感，Cg為微帶縫隙⑶的縫隙電容， C1為微帶線導(dǎo)帶(4)與互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)(2)之間相互作用產(chǎn)生的等效電容值和微帶線導(dǎo)帶(4)與互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)( 之間所產(chǎn)生的邊緣效應(yīng)對(duì)應(yīng)的電容值之和，C2為微帶線導(dǎo)帶(4)與分形幾何單元之間相互作用產(chǎn)生的等效電容值和微帶線導(dǎo)帶(4)與分形幾何單元之間所產(chǎn)生的邊緣效應(yīng)對(duì)應(yīng)的電容值之和，所述并聯(lián)對(duì)地諧振回路二 A為互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)O)的等效電路，所述并聯(lián)對(duì)地諧振回路二 B為所述分形幾何單元的等效電路；其中，電容2Cg的電容量為電容Cg電容量的2倍，電感Ls/2的電感量為電感Ls電感量的1/2 ；第二步、擬合得出滿足設(shè)計(jì)條件的多組集總電路參數(shù)值根據(jù)需設(shè)計(jì)所述CRLH TL單元B的各項(xiàng)電路性能指標(biāo)，利用計(jì)算機(jī)在電路仿真軟件中建立第一步中所構(gòu)建的等效電路模型二，并相應(yīng)擬合出為實(shí)現(xiàn)上述各項(xiàng)電路性能指標(biāo)所述等效電路模型二需滿足的多組集總電路參數(shù)值，且每一組集總電路參數(shù)值均包括所述等效電路模型二中電容Cp C2, Cg、CP1、 Cki> Cp2和Ck2以及電感Ls、Lpi和Lp2的數(shù)值；此時(shí)，步驟一中所構(gòu)建的等效電路模型二為集總電路，且所述設(shè)計(jì)條件為所述CRLH TL單元B的各項(xiàng)電路性能指標(biāo)；第三步、集總電路參數(shù)值驗(yàn)證通過(guò)布洛赫分析對(duì)第二步中擬合出的多組集總電路參數(shù)值分別進(jìn)行驗(yàn)證，且對(duì)每一組集總電路參數(shù)值的驗(yàn)證方法均相同；實(shí)際對(duì)任一組集總電路參數(shù)值進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，根據(jù)此時(shí)被驗(yàn)證的該組集總電路參數(shù)值對(duì)第一步中所述的CRLH TL單元B進(jìn)行布洛赫分析，并相應(yīng)判斷得出所述CRLH TL單元B是否滿足各項(xiàng)電路性能指標(biāo)當(dāng)所述CRLH TL單元B滿足各項(xiàng)電路性能指標(biāo)時(shí)，則該組集總電路參數(shù)值為經(jīng)過(guò)驗(yàn)證滿足所述設(shè)計(jì)條件的集總電路參數(shù)值；否則，應(yīng)對(duì)多組所述集總電路參數(shù)值中下一組被驗(yàn)證的集總電路參數(shù)值進(jìn)行驗(yàn)證，直至在多組所述集總電路參數(shù)值中找出一組經(jīng)過(guò)驗(yàn)證滿足所述設(shè)計(jì)條件的集總電路參數(shù)值；第四步、物理結(jié)構(gòu)參數(shù)確定根據(jù)第三步中找出的經(jīng)過(guò)驗(yàn)證滿足所述設(shè)計(jì)條件的集總電路參數(shù)值，同時(shí)結(jié)合微帶線導(dǎo)帶(4)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和介電常數(shù)，對(duì)所述CRLH TL單元B中互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)O)、微帶縫隙(3)、微帶線導(dǎo)帶(4)和分形幾何結(jié)構(gòu)(9)的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行確定。
10.按照權(quán)利要求9所述的復(fù)合左右手傳輸線設(shè)計(jì)方法，其特征在于第三步中根據(jù)此時(shí)被驗(yàn)證的該組集總電路參數(shù)值對(duì)第一步中所述的CRLHTL單元B進(jìn)行布洛赫分析時(shí)，先將該組集總電路參數(shù)值中各項(xiàng)數(shù)值分別代入所述等效電路模型二，并獲得與該組集總電路參數(shù)值相對(duì)應(yīng)的CRLH TL單元B，之后再判斷與該組集總電路參數(shù)值相對(duì)應(yīng)的CRLH TL單元B 是否滿足各項(xiàng)電路性能指標(biāo)，且其分析及判斷過(guò)程如下·3021、右手通帶的下限頻率計(jì)算令^ ]= 1^^ =…計(jì)算得出所述CRLH TL單元B右手通帶的下限頻率=l/2〃V^ ；·3022、左手通帶下邊帶帶外傳輸零點(diǎn)和右手通帶上邊帶傳輸零點(diǎn)的頻率計(jì)算分別根據(jù)公式/n = ^-L^r +fr JOfr2 = H+》2 + 買，計(jì)算得出CRLH TL單元B左手通帶下邊帶帶外傳輸零點(diǎn)的頻率f 和右手通帶上邊帶傳輸零點(diǎn)的頻率fT2 ；·3023、左手通帶的上限頻率計(jì)算
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合左右手傳輸線及其設(shè)計(jì)方法和基于該傳輸線的雙工器，其復(fù)合左右手傳輸線為由互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)和微帶縫隙組成的CRLH TL單元A或者由互補(bǔ)開(kāi)口單環(huán)諧振器對(duì)、分形幾何結(jié)構(gòu)和微帶縫隙組成的CRLH TL單元B；其設(shè)計(jì)方法為一、構(gòu)建等效電路模型；二、擬合出多組集總電路參數(shù)值；三、集總電路參數(shù)值驗(yàn)證；四、確定物理結(jié)構(gòu)參數(shù)；其雙工器包括兩個(gè)CRLH TL單元A或兩個(gè)CRLH TL單元B。本發(fā)明所采用CRLH TL單元的左手與右手通帶間能實(shí)現(xiàn)無(wú)縫過(guò)渡且左手與右手通帶極易調(diào)整使其工作于平衡態(tài)，同時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便且設(shè)計(jì)效果好，另外所合成雙工器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小且?guī)拰?、選擇性好。
文檔編號(hào)H03H7/01GK102299697SQ20111014349
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者張晨新, 王光明, 許河秀 申請(qǐng)人:許河秀