[发明专利]一种复合左右手传输线、双频多路功分器及设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波技术领域，是一种复合左右手传输线、双频多路功分器及设计方法。

背景技术

在射频/微波电路中，为了将功率按一定比例分成两路或多路，需要使用功率分配器(简称功分器)。功分器反过来使用就是功率合成器。功分器在射频/微波大功率固态发射源的功率放大器中广泛地使用，其中等功率输出的功分器在实际电路中尤为常见。随着现代无线通信技术的发展，对双频多路功分器的需求越来越迫切。如何在实现双频工作的同时，保证功分器性能好、尺寸小、重量轻、成本低成为设计的难点。

人工电磁材料是近年来国际物理学和电磁学发展的一个全新的研究领域。所谓人工电磁材料是指将人造单元结构周期性排列形成的具有特殊电磁特性的材料。左手材料作为人工电磁材料的一种，同时具有负的介电常数ε和负的磁导率μ[1]D.R.Smith，W.J.Padilla，D.C.Vier，S.C.Nemat-Nassser，and S.Schultz：“Composite medium with simultaneouslynegative permeability  and permittivity，”Phys.Rev.Lett，vol.84，pp.4184-4187，2000；[2]R.A.Shelby，D.R.Smith，S.Schultz，“ExperimentalVerification of a Negative Index of Refraction，”Science，vol.292，pp.77-79，2001。左手材料突破了传统电磁场理论中的一些重要概念，其研究成果必将在许多重要领域中有重大应用前景。

在实现左手材料的方法中，复合左右手传输线(CRLH-TL)方法[3]C.Caloz，H.Okabe，T.Iwai，and T.Itoh，“Transmission line approach ofleft-handed(LH)materials，”in Proc.USNC/URSI National Radio ScienceMeeting，vol.1，San Antonio，TX，pp.39，2002是基于传输线理论，利用LC网络实现左手材料的方法。它具有宽频带、低损耗、中度色散等优点，具有很好的实际应用前景，吸引了很多研究人员利用其结构设计各种微波元件[4]C.Li，K.Y.Liu，F.Li，“Composite Right/Left-handed CoplanarWaveguide Band-pass Filter using Capacitively-Coupled Zeroth-orderResonators，”Applied Physics A，vol.87，pp.317-319，2007；[5]C.Caloz，A.Sanada，T.Itoh，A novel composite right/left-handed coupled-line directionalcoupler with arbitrary coupling level and broad bandwidth，IEEE Trans.Micro.Theory and Tech，vol.52，pp.980-992，2004。CRLH-TL与传统传输线不同，它具有非线性的相位响应，并且其零阶谐振的位置可控，这为双频微波元件的设计提供了很大便利[6]I-Hsiang Lin，Marc DeVincentis，ChristopheCaloz，Tatsuo Itoh，“Arbitrary Dual-Band Components Using CompositeRight/Left-Handed Transmission Lines，”IEEE Trans.Micro.Theory and Tech，Vol.52，No.4，pp.1142-1149，2004；[7]G.Monti，L.Tarricone，“Dual-bandartificial transmission lines branch-line coupler，”Inc.Int J RF and MicrowaveCAE 18，pp.53-62.2008。在文献[6]中，利用复合左右手传输线实现了多种双频微波元件，这些微波元件不仅能实现双频工作，而且尺寸紧凑。

发明内容

本发明的目的是公开一种复合左右手传输线、双频多路功分器及设计方法，利用复合左右手传输线(CRLH TL)结构，设计一种新型的双频功分器，以解决现有多路等分功分器不易实现任意双频工作，输出端口隔离度不高的问题。