專利名稱：半封閉式左右手復合傳輸線的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種左右手復合傳輸線，尤其涉及一種具有非線性頻率-相位響應 的半封閉式左右手復合傳輸線，可集成在微帶線或共面波導等平面電路中，以實 現特定寬頻段內信號導通功能及各種新型微波器件或天線的設計。
背景技術：
傳輸線是電路系統中最基本的信號導行結構，常見傳輸線結構有雙導線、同 軸線、微帶線、共面波導等。只是這些傳統的傳輸線都是頻率-相位線性變化的，
電磁波的相速及能速沿相同方向傳輸。2002年，加州大學洛杉磯分校的ltoh教 授所領導的科研小組和多倫多大學曰eftheriads教授所領導的科研小組分別獨立 提出左手傳輸線的概念。考慮到實際結構中所寄生的右手傳輸線分量，ltoh又進 一步提出了左右手復合傳輸線的概念。左右手復合傳輸線結構具有特定頻段內相 速與能速傳播方向相反、等效介電常數和磁道率同時為負、頻率-相位非線性響 應等特點。基于左右手復合傳輸線結構，ltoh等人設計了一系列新型微波器件及 天線，隨后也有許多學者對此復合傳輸線進行了結構上的改進，以期獲得部分性 能上的改善。本發明提出了一種新型的半封閉式復合傳輸線結構，相比于已有復 合傳輸線結構，具有側壁耦合弱、能量泄露少、工作帶寬寬、以及傳輸線長度調 整范圍大等優點。
發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種半封閉式的左右手復合傳輸線，該傳輸 線在特定頻段內等效介電常數和磁導率同時為負，且具有非線性頻率-相位響應， 可集成在微帶線或共面波導等平面電路中，以實現寬頻段內信號導通功能。
技術方案:本發明的基于左右手復合結構的半封閉式復合傳輸線由左右手復 合單元結構周期排列組成，每個單元包括交指電容、周期金屬化通孔側壁和從交 指電容末端連接到周期金屬化通孔側壁壁的金屬貼片，金屬化通孔陣列位于中間，交指電容位于金屬化通孔陣列的兩側并由金屬貼片連接，微帶線位于周期金 屬化通孔側壁的另兩側。
所述的交指電容結構由金屬微帶片構成，并布置在串聯主線上，主要實現串 聯電容的功能。所述的周期金屬化通孔側壁總體等效為電壁的作用，周期通孔的 孔徑大小及孔間距以保證最小的電磁側壁泄露及工藝可實現為基準。所述的交指 電容結構、周期金屬化通孔側壁和從交指電容末端連接到周期通孔壁的金屬貼片 集成印刷在微波電路板上，并通過微帶線或共面波導平面導波系統進行饋電，實 現平面電路中特定寬頻段內信號導通功能。所述的從交指電容末端連接到周期通 孔壁上的金屬貼片主要實現并聯電感的功能，實現方式可以是任意形狀的金屬貼 片。
有益效果與現有技術相比，本發明具有以下優點
1、 本發明具有側壁耦合弱、能量泄露少的優點。作為半封閉式結構，兩側 的接地金屬孔起到電壁束縛電磁波的作用，從而大大減少了電磁能量的側向耦合 泄露，使得結構的插入損耗降低。另外兩側孔壁也減少了對周圍其他器件的耦合 干擾，這對于要謹慎考慮耦合噪音的大規模和超大規模集成電路的設計是很有 益的。
2、 本發明具有通過用連接到側面金屬孔壁的微帶分支線段提供并聯電感, 代替傳統交指電容上接地金屬孔提供并聯電感，增大了物理設計的自由度。
3、 本發明同時具有共面波導結構的特點，所以可直接從微帶系統移植到共
面波導系統。而這種方便的移植特點，我們也可以將它設計為微帶電路和共面波
導電路的過渡接頭。
4、本發明因為金屬孔壁及接地電感的獨特構成形式，這種新型人工結構更容
易保持左右手帶的平衡過渡,。這樣，我們就可以通過改變盡可能少的物理參量而
獲得不同工作頻段的平衡式復合傳輸線結構。
圖1是本發明的結構示意圖。
圖2是本發明的一種具體結構的S參數仿真及實驗測試結果比較。 圖3是本發明的上述具體結構等效的媒質參數值
以上的圖中有交指電容結構l、周期金屬化通孔側壁2，金屬貼片3，微波介質板4，微帶線5。
具體實施例方式
本發明中，基于左右手復合結構的半封閉式復合傳輸線由左右手復合單元結 構周期排列組成，每個單元包括交指電容l、周期金屬化通孔側壁2和從交指電 容1末端連接到周期金屬化通孔側壁2壁的金屬貼片3，金屬化通孔陣列2位于 中間，交指電容1位于金屬化通孔陣列2的兩側并由金屬貼片3連接，微帶線5 位于周期金屬化通孔側壁2的另兩側。所述的交指電容結構1由金屬微帶片構成, 并布置在串聯主線上，主要實現串聯電容的功能。所述的周期金屬化通孔側壁2 總體等效為電壁的作用，周期通孔的孔徑大小及孔間距以保證最小的電磁側壁泄 露及工藝可實現為基準。所述的交指電容結構l、周期金屬化通孔側壁2和從交 指電容末端連接到周期通孔壁的金屬貼片3集成印刷在微波電路板4上，并通過 微帶線5或共面波導平面導波系統進行饋電，實現平面電路中特定寬頻段內信號 導通功能。
周期金屬化通孔側壁排版在兩側實現等效電壁的作用，周期通孔的孔徑大小 及孔間距在工藝可實現范圍內保陣最小的電磁側壁泄露即可。從交指電容末端連 接到周期通孔壁上的金屬貼片主要實現并聯電感的功能，實現方式可以是任意形 狀的金屬貼片。
圖2給出了上述具體結構發明的S參數仿真及實驗測試結果比較，而圖3 給出了上述具體結構的等效媒質參數。從圖2的S參數可以看出，本發明的半封 閉式復合傳輸線半功率相對帶寬大于70%，帶內電壓駐波比小于1.59。從圖3 的等效媒質參數可以看出，左右手通帶平滑過渡，5.59 GHz為其過渡頻點。在 5. 59 GHz以下具有雙負特性，可視為左手傳輸線或左手媒質；而在5. 59 GHz以 上具有雙正特性，即為右手傳輸線或右手媒質區。圖3也給出了上述具體結構的
Sa相位曲線，顯然該復合傳輸線具有非線性頻率-相位響應特點。
權利要求
1、一種半封閉式左右手復合傳輸線，其特征在于該傳輸線由左右手復合結構單元周期排列組成，每個單元包括交指電容(1)、周期金屬化通孔側壁(2)和從交指電容(1)末端連接到周期金屬化通孔側壁(2)壁的金屬貼片(3)，金屬化通孔陣列(2)位于中間，交指電容(1)位于金屬化通孔陣列(2)的兩側并由金屬貼片(3)連接，微帶線(5)位于周期金屬化通孔側壁(2)的另兩側。
2、 根據權利要求1所述的半封閉式左右手復合傳輸線，其特征在于所述的交指 電容結構(l)由金屬微帶片構成，并布置在串聯主線上，主要實現串聯電容的功能。
3、 根據權利要求1所述的半封閉式左右手復合傳輸線，其特征在于所述的周期 金屬化通孔側壁(2)總體等效為電壁的作用，周期通孔的孔徑大小及孔間距以保證 最小的電磁側壁泄露及工藝可實現為基準。
4、 根據權利要求1或2或3所述的半封閉式左右手復合傳輸線，其特征在于所 述的交指電容結構(1)、周期金屬化通孔側壁(2)和從交指電容末端連接到周期通 孔壁的金屬貼片(3)集成印刷在微波電路板(4)上，并通過微帶線(5)或共面波 導平面導波系統進行饋電，實現平面電路中特定寬頻段內信號導通功能。
全文摘要
半封閉式左右手復合傳輸線，其特征在于該傳輸線由左右手復合結構單元周期排列組成，每個單元包括交指電容(1)、周期金屬化通孔側壁(2)和從交指電容(1)末端連接到周期金屬化通孔側壁(2)壁的金屬貼片(3)，金屬化通孔陣列(2)位于中間，交指電容(1)位于金屬化通孔陣列(2)的兩側并由金屬貼片(3)連接，微帶線(5)位于周期金屬化通孔側壁(2)的另兩側。本發明具有側壁耦合弱、能量泄露少、物理設計自由度大、工作頻帶寬且易于集成等優點，可集成在微帶線或共面波導等平面電路中，以實現特定寬頻段內信號導通功能及各種新型微波器件和天線的設計。
文檔編號H01P3/08GK101286585SQ20081010075
公開日2008年10月15日 申請日期2008年5月16日 優先權日2008年5月16日
發明者崔鐵軍, 林先其, 馬慧峰, 迪 鮑 申請人:東南大學