超材料与带状线相结合的高Q滤波结构设计

发布时间：2021-10-31 00:08

　　随着微波射频系统集成化程度的不断提高,高频模拟电路应用了大量的多层混压、垂直互联等技术。而每层电路板的高频信号传输需要低损耗、低串扰的传输线结构。带状线作为一种平面结构,具备良好的传输与屏蔽特性。本文将平面超材料结构与带状线相结合,通过研究电磁场与结构之间的互作用机制,设计出了在49 GHz高达223的高Q滤波特性结构。在此基础上,对比了圆形谐振环（RR）与开口谐振环（SRR）的谐振特性,并分析了SRR存在的高阶振荡模式。基于超材料与带状线的高Q滤波技术将为微波电路的小型化、集成化以及窄带滤波器的研究与设计提供思路。 

【文章来源】：航空兵器. 2020,27(03)北大核心CSCD

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

带状线与RR超材料集成结构尺寸示意图

SL+RR共面集成结构电场与表面电流分布如图3所示, 图3(a)～(b)为0°相位电场与表面电流分布, 图3(c)～(d)为90°相位电场与表面电流分布。 从图3(a)中可以看出, 中心导体带电场能量传播被RR超材料截断, 一部分电场能量耦合至RR, 只有极少部分的能量沿导带继续传播。RR上的电场分布集中于圆环两端。图3(b)中的表面电流分布显示出每个圆环上对称分布的两股电流方向一致。RR上的电场与表面电流分布表明这是一种偶极振荡模式。图3 电场与表面电流分布特征

图2 SL及SL+RR仿真结果对比图3(a)和图3(d)发现, RR上电场与表面电流分布有90°的相位差, 这是由于根据电流连续性方程, 位移电流Jd与RR环上的传导电流J相等。根据麦克斯韦方程, 位移电流密度Jd=?D/?t, 电位移矢量D=εE。因此位移电流Jd与电场强度E有90°相位差, 最终得到传导电流J与电场强度E存在90°相位差。此外, 观察图3(a)和(c), 位于RR上的电场能量沿着逆时针方向旋转。这是由于中心导体带上的能量向RR耦合的过程中, 距离越近的地方越先耦合, 耦合系数也越强。对RR而言构成了从左向右, 从下到上的耦合方式, 随着时间变化, 电场能量在RR上呈现逆时针旋转。

【参考文献】：
期刊论文
[1]金属/介质光栅套构超材料:从吸收到辐射[J]. 张二磊,王宇飞,郑婉华.  航空兵器. 2017(06)
[2]基于磁负超材料的低互耦天线阵列设计[J]. 吴国成,朱莉,胡立忠,高向军,王光明.  航空兵器. 2017(01)
[3]超表面研究进展[J]. 黄新朝,付全红,张富利.  航空兵器. 2016(01)



本文编号：3467674