新型微帶帶通濾波器設(shè)計

1 引言
目前分裂諧振環(huán)SRR(Split Ring Resonators)和互補分裂諧振環(huán)CSRR(Complementary Split Ring Resonators)的潛在應(yīng)用價值不斷被挖掘。SRR可用于左手材料LHM(Left-Handed Material)，LHM具有反向電導(dǎo)介電常數(shù)和滲透系數(shù)。這種反向介電常數(shù)通過互補的SRR(CSRR)來彌補。這樣共振因素導(dǎo)致SRR應(yīng)用的局限性，同時也促進CSRR發(fā)展。
研究證明，在以CSRR為基礎(chǔ)的傳輸電路中增加溝道來建立平面LHM是可行的。這種平面LHM可用于設(shè)計微帶帶通濾波器。但當(dāng)前大多數(shù)帶通濾波器都是由LH單元或其改進的單元簡單級聯(lián)構(gòu)成的。幾乎所有的帶通濾波器設(shè)計均不能較好地控制其頻率響應(yīng)(帶寬、帶外抑制等)。因此，這里詳細給出基于電容耦合零階諧振器(ZOR)的微帶帶通濾波器的設(shè)計。
ZOR以平面LHM為基本單元，通過分析直接由Bloch阻抗和相移確定模擬量S和零階共振頻率。該設(shè)計能夠采用導(dǎo)納斜率參數(shù)定量描述ZOR的諧振參數(shù)，使用統(tǒng)一負長度微系統(tǒng)嵌入式電容描述J-變頻器，通過連接ZOR和J-變頻器完成BPF設(shè)計和仿真。

2 平面LHM和ZOR的設(shè)計分析
CSRR和溝道組成的LHM單元典型布局如圖1所示，圖1中，其襯底厚度為1．5 mm，介電常數(shù)為2．65,外環(huán)半徑rout=6mm，內(nèi)環(huán)半徑rin=5．4 mm，圓環(huán)寬度S=0．3 mm，圓環(huán)缺口寬度g=0．3 mm，底板上貼片溝道寬度gap=0．8 mE，LHM單元長度l=22 mm，底板上貼片寬度w=4．2 mm。本文假定rin=rout-2S。

LHM由單元細胞級聯(lián)組成，圖2為由2個單元細胞級聯(lián)的平面LHM S11圖。由圖2可知，過渡帶衰減較小，選擇性較差。雖然可通過增加單元細胞級聯(lián)數(shù)改善系統(tǒng)選擇性，但難以得到對稱的響應(yīng)曲線、良好的通帶帶寬控制性能以及其他性能指標。因此在分析LH通帶附件的單元細胞的性能指標的基礎(chǔ)上，設(shè)計平面共振器模型，以改進其性能。導(dǎo)納斜率參數(shù)6可由式(1)計算：

式中，f=f0。計算b約0．107 9 S。