基于左手傳輸線的耦合線研究.pdf

1、左手傳輸線是指介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)值的人工合成傳輸線。電磁波在其傳播時(shí)，波矢量k、電場(chǎng)E和磁場(chǎng)H之間的關(guān)系符合左手定律。由于左手傳輸線在低頻階段具有很大的慢波系數(shù)，因此可以利用左手傳輸線設(shè)計(jì)出小型化的微波器件，但是關(guān)于左手傳輸線和左手耦合線的研究還處于探索階段，尤其在左手傳輸線和左手耦合線的模態(tài)萃取方面。
　　本論文主要提出了基于散射參數(shù)的左手傳輸線周期解和左手耦合線的周期解。其利用周期Bloch-Floquet邊界，精確的計(jì)

2、算出對(duì)稱型左手耦合線和非對(duì)稱型左手耦合線的復(fù)數(shù)傳播常數(shù)，并將上述方法用Mathematica程序?qū)崿F(xiàn)。
　　首先本論文設(shè)計(jì)了不同的串聯(lián)電容和并聯(lián)電感，利用本論文提出的基于散射參數(shù)的左手傳輸線周期解和左手耦合線的周期解，分析不同個(gè)數(shù)周期結(jié)構(gòu)的左手傳輸線和左手耦合線的色散特性曲線。當(dāng)周期結(jié)構(gòu)達(dá)到一定個(gè)數(shù)時(shí)，左手傳輸線和左手耦合線的色散特性曲線收斂。傳統(tǒng)的基于集總參數(shù)等效電路模型的方法計(jì)算的色散曲線與本論文一個(gè)周期結(jié)構(gòu)的周期解基本一致，

3、但是此時(shí)的色散曲線還沒(méi)有收斂。
　　通過(guò)設(shè)計(jì)不同的串聯(lián)電容，可以改變合成左手耦合線的耦合帶寬；設(shè)計(jì)不同的并聯(lián)電感，可以改變合成左手耦合線的前向耦合量。另外本論文還提出了合成非對(duì)稱型左手耦合線的方法。利用標(biāo)準(zhǔn)的130nm CMOS工藝對(duì)本論文提出的對(duì)稱型左手耦合線和非對(duì)稱型左手耦合線進(jìn)行下線與測(cè)試。
　　論文設(shè)計(jì)了三種不同類型的定向耦合器，第一種是右手/左手高指向性的定向耦合器，該耦合器在實(shí)現(xiàn)3-dB耦合度的同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)38d

4、B的隔離度；第二種是對(duì)稱型左手10-dB前向耦合器，該耦合器的長(zhǎng)度只有0.108λg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)右手的前向耦合器的長(zhǎng)度；第三種是非對(duì)稱型左手3-dB前向耦合器，該前向耦合器由于是靠電感耦合，與對(duì)稱型左手耦合器相比，更能減小耦合器的尺寸。第二種和第三種前向耦合器利用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS130nm1P8M工藝下線并進(jìn)行測(cè)試。另外由于實(shí)驗(yàn)室太赫茲平臺(tái)只能測(cè)量?jī)啥丝诘奈⒉ㄆ骷虼苏撐倪€推導(dǎo)了利用兩端口的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量四端口微波器件的方法。