新型微帶帶通濾波器設計

1 引言
目前分裂諧振環SRR(Split Ring Resonators)和互補分裂諧振環CSRR(Complementary Split Ring Resonators)的潛在應用價值不斷被挖掘。SRR可用于左手材料LHM(Left-Handed Material)，LHM具有反向電導介電常數和滲透系數。這種反向介電常數通過互補的SRR(CSRR)來彌補。這樣共振因素導致SRR應用的局限性，同時也促進CSRR發展。
研究證明，在以CSRR為基礎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可用于設計微帶帶通濾波器。但當前大多數帶通濾波器都是由LH單元或其改進的單元簡單級聯構成的。幾乎所有的帶通濾波器設計均不能較好地控制其頻率響應(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。該設計能夠采用導納斜率參數定量描述ZOR的諧振參數，使用統一負長度微系統嵌入式電容描述J-變頻器，通過連接ZOR和J-變頻器完成BPF設計和仿真。

2 平面LHM和ZOR的設計分析
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，介電常數為2．65,外環半徑rout=6mm，內環半徑rin=5．4 mm，圓環寬度S=0．3 mm，圓環缺口寬度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由單元細胞級聯組成，圖2為由2個單元細胞級聯的平面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數改善系統選擇性，但難以得到對稱的響應曲線、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上，設計平面共振器模型，以改進其性能。導納斜率參數6可由式(1)計算：

式中，f=f0。計算b約0．107 9 S。