基于微带结构双左手频带左手材料的研究

介绍了混合左右手材料传输线的传输特性和分析方法。混合左右手材料的两个通带分别出现在2.5 GHz和6 GHz处。通过仿真获得S₁₁、S₂₁和色散曲线,从理论上验证了左手特性的存在。具有双左手频带的左手材料将在未来四频器件中得到广泛应用。     

新型CRLH传输线带通滤波器设计

设计了一种新型双负介质传输线结构,该传输线结构具有负的磁导率和负的介电常数,同传统的混合左右手(composite right/left-handed,CRLH)传输线相比,该结构以更简单的构成、更小的尺寸实现了更好的左手媒质特性。应用该结构设计制作了一个任意可调双频带谐波抑制带通滤波器,测量结果显示:该滤波器第一个通带位于2.45 GHz,具有0.5 dB的插损和56%(1 400 MHz)的3 dB带宽;第二个通带位于5.8 GHz,具有1 dB的插损和27%(1 600 MHz)的3 dB带宽。这种CRLH传输线滤波器在无线通信、导航等多频带微波系统中具有良好的应用价值。     

E型左手材料

由于E型结构具有产生负磁导率所需的等效电感和等效电容,据此提出一种新型左手材料,用E型SRR来实现负的磁导率,金属线结构来实现负的介电常数。等效模型分析证实这个结构确实能够实现稳定的左手特性。有限元法仿真并用S参数法提取等效介电常数、等效磁导率和折射率,得到样本在11.5～14GHz频段内具有明显的负折射率特性。棱镜折射实验也再次证明了该结构的负折射率特性。     

基于左手介质的共面波导传输线特性研究

针对微带传输线型左手介质构造复杂且工艺要求高的缺陷,提出了一种新型共面波导型左手介质传输线。本文利用串联电容和并联电感来构造左手介质传输线,通过提取共面波导传输线的等效参数,并用全波仿真来模拟此左手介质后向波的传输特性,发现此左手介质的通带在6GHz 到14GHz 之间,其有效带宽为7.5GHz~12.7GHz,即相对带宽 约52%。     

基于复合左右手传输线的圆极化天线

根据复合左右手传输线(CRLH-TL)基本原理,设计了一种带有CRLH-TL结构的圆极化天线。通过双螺旋槽结构和底部的矩形金属条来引入左手模式,利用割除正面辐射贴片上的两个矩形的方法,产生圆极化辐射。设计并制作的微带天线整体尺寸为50 mm×40 mm×16 mm,天线的实测阻抗带宽(<-10 dB)为32.4%(2.38～3.30 GHz),实测轴比带宽(<3 dB)为6.90%(2.66～2.85 GHz),并在该工作频段下实现了相对磁导率和相对介电常数双负的左手模式特性。     

具有宽带特性的超材料设计与分析*

分别提出具有宽带负磁导率特性的圆盘结构超材料和具有宽带双负特性的互联圆盘结构左手材料。对任意极化的垂直入射波,圆盘结构超材料可在8.71GHz到15.19GHz的频段上产生负的磁导率,而互联圆盘结构左手材料则可在6.04GHz到7.40GHz的频段上产生双负特性。通过有限元仿真、本构参数提取、表面电流分布计算、结构参数扫描等方法,对圆盘结构进行了详细分析。结果表明,该结构通过外加磁场激励起的电流环路构成磁谐振回路,进而获得负磁导率特性。利用无限划分的方法,分析了该结构实现宽带特性的原理,推导了等效的磁谐振频率和品质因数的计算公式,并给出其等效电路结构。通过参数扫描,分析了贴片半径、基板介电常数、损耗特性和入射角大小对负磁导率特性的影响规律。对互联圆盘结构左手材料,在提取其等效本构参数的基础上,着重分析了电响应特性,详细推导了等效电等离子体频率的计算公式。     

谐振-传输线复合结构左手材料设计

提出了一种谐振-传输线复合结构左手材料单元.该结构基于谐振型左手材料、复合左右手传输线理论设计,可在不同排列方式下产生多种左手特性.基于曙光云计算服务平台,分析了该材料单元结构的谐振特性、单元阵列的传输线特性,并进一步对其谐振特性中的负折射特性进行了仿真验证.实验表明:单一结构单元条件下,该结构可体现出由谐振特性产生的左手频带;在阵列条件下,可同时体现出左右手传输线特性以及谐振型左手特性.该结构的多种左手特性,或可在5.8 GHz频率范围内民用级微波器件领域获得广泛应用.     

基于复合左右手传输线的超宽带滤波器设计

本文基于复合左右手传输线理论提出了一种设计超宽带滤波器的新方法。该方法从传输的幅度和相位出发,利用微带线结构构建复合左右手传输线,通过控制复合传输线的左手响应频率和右手响应频率来构建微波带通结构。通过在微带线上采用缺陷地板结构物理上实现负等效介电常数,得到低通特性;采用微带线加载交指电容实现负等效磁导率,得到高通特性。最终通过将两种情况组合,构建具有较强左手特性和较弱右手特性的复合传输线,完成基于微带线结构的超宽带滤波器设计。文中给出的仿真结果和实测结果吻合良好,有利的证明了该方法的有效性和实用性。     

X型超宽带复合左右手传输线设计与仿真

基于X型金属结构,提出了一种超宽带复合左右手传输线材料结构单元,该结构单元由介质板及其两侧反向对称的X型金属结构组成。从分布参数电路理论角度对材料单元的左右手特性成因进行了定性分析;利用等效参数提取法,通过S散射参数提取了该结构单元的相对介电常数和相对磁导率,并结合折射率进一步验证了这种左右手传输线材料的传输特性。仿真结果表明,在电磁波平行于介质板入射的情况下,该结构单元同时存在左右手频带,在S波段表现出超宽带的左手特性,并且在其他多频点处得到了零折射率,从而构造了一种正零负复合媒质材料。     

MNG传输线带通滤波器设计

为了以更简单的结构、更少的电路元件实现更好的左手媒质特性,设计了一种新型磁负介质传输线（MNG）。该传输线具有负的磁导率和正的介电常数,是对传统混合左右手（CRLH）传输线理论上的扩展和设计上的改进。采用该MNG传输线设计了一个切比雪夫带通滤渡器,获得任意可调的双频带特性,其仿真和测量结果吻合很好,验证了MNG传输线的设计理论。该MNG传输线所具有的非线性相位响应特性,可以实现耦合器、滤波器、双模天线等多种新颖的可调双频带微波器件的设计。     

一种X型宽带复合左右手传输线的设计与分析

为了实现宽带复合左右手传输线,提出并设计了一种反对称X型周期性左右手传输线结构.建立了结构的集总参数等效电路模型,并通过提取等效电路的元件值和S参数仿真,验证了传输线结构的谐振特性.采用参数反演算法对传输线结构的本构参数进行了提取和分析,证实了该结构具有1.6 GHz的带宽,其中在10.08～10.9 GHz呈现左手特性,在9.3～10.08 GHz呈现右手特性,属于宽带左右手传输线结构.最后,应用印刷电路板技术制作了X型复合左右手传输线,并利用平板波导系统对其S参数进行了测试,实验测试结果和仿真结果吻合较好,证明了所设计的左右手传输线结构的有效性.为宽带左右手传输线结构的设计和分析提供了一种手段.     

基于平面微带结构超介质天线设计与分析

利用开槽曲流技术构建了一种工作频段位于S、C波段内的多频微带贴片天线,根据传统立体左手材料的变型结构设计了一种新型平面微带结构的超介质。在微带贴片天线的介质基板内加载超介质覆层后,天线工作频率降低,频带展宽以及辐射性能得到改善。HFSS和Matlab仿真实验结果表明,新型平面微带结构的超介质在2.7~4.9GHz和5.0~5.5 GHz两个频段内具有等效介电常数和等效磁导率均小于0的左手特性,工作频率在2.66,3.67,4.66和5.49 GHz的微带贴片天线加载超介质覆层后,其谐振频率分别降低了140,140,210和270 MHz,同时4.60~4.78GHz的工作频带展宽了160 MHz。该超介质微带天线可以运用于实际的WLAN或WIMAX通信中。     

Linearity Improved Doherty Power Amplifier Using Composite Right/Left-Handed Transmission Lines

A Doherty power amplifier using composite right/left-handed transmission lines (CRLH-TL) is proposed for linearity improvement. The $lambda/$4 transmission line incorporating CRLH-TL is designed to suppress the second harmonic of the output of the main amplifier. The output power of the proposed power amplifier at the fundamental frequency (2.30 GHz) shows 31.0 dBm with 13 dBm input power excited. The Doherty power amplifier using CRLH-TL improves the linearity considerably compared to that without employing CRLH-TL.      

加载新型复合左右手传输线单元的宽带单极子天线设计

提出了一种新颖的一维复合左右手传输线(CRLH-TL)单元,并将其加载到传统微带馈电的单极子天线上,设计出一种宽带的变形单极子天线。该宽带天线工作在1.67~2.67GHz,相对带宽达到了46%,有效地覆盖了DCS(Digital Cellular System,1710~1880MHz)、PCS(Personal Communication Service,1850~1990MHz)、Wi-Fi(Wireless Fldelity,2400~2480MHz)等多个通信频段。首先,利用CRLH-TL的相位补偿效应,结合传统单极子天线的自身谐振,得到多个谐振工作频点;然后,通过参数优化,使得其中的两个工作频点相互靠近形成一个更宽的工作频段,并且在工作频段内获得了较好的增益和稳定的方向图。最后,对所设计的天线进行实物加工并测试,测试结果与仿真结果吻合良好。     

双层新型左手超介质覆层在WLAN天线中的应用

研究加载左手超介质覆层对天线性能改进为目的,基于传统的开口谐振环和金属杆的变形组合,设计出一种等效介电常数和磁导率均小于0的多左手频带超介质覆层。将此覆层加载在工作频段为5.15-5.35GHz,5.725-5.825GHz的WLAN微带天线上,天线工作频率降低且辐射方向图得到了良好的改善。HFSS和MATLAB仿真结果表明,设计的左手超介质覆层在2-3.5GHz, 3.8-7.3GHz和7.5-12GHz三个频段具有左手特性,WLAN双频天线在加载双层左手超介质覆层后,工作频率分别降低了0.04GHz和0.09GHz,其最大增益分别提高了1dB和1.4dB,从而验证了设计的正确性。同时为设计性能更为优良的左手超介质覆层天线提供了新思路。     

左手微带传输线在毫米波天线阵中的应用

提出了一种新的左手微带传输线结构．基于这种结构,构建了左-右手混合式天线阵微带馈线,通过控制该馈线中主、右手传输线的长度,可以在特定长度传输线上获得零相位延迟．将此种传输线作为馈线应用到串联馈电的毫米波微带天线阵中．结果表明,利用此种传输线馈电和传统右手传输线馈电相比,可以避免由传统右手馈线在天线激动点之间引入的相位差,从而克服了固有的天线波束偏移．     

The efficiency of application of magnetic polymer composites as radio-absorbing materials

The results of investigation of the complex permittivity and permeability of polymer composite materials with different magnetic fillers in the frequency range of 1 MHz to 10 GHz are presented. The possibility of controlling the frequency characteristics of permeability and permittivity and the absolute values of these parameters via the formation of hybrid composites with multicomponent magnetic filler is shown. The efficiency of application of magnetic polymer composites as absorbing materials for the RF and microwave bands is analyzed.