文摘

宽带带通滤波器基于开放互补开口环谐振器(OCSRRs)耦合导纳逆变器,并实现微带技术报告。相比其他宽带滤波器基于开放开口环谐振器(osrr),地平面蚀刻没有必要在拟议的过滤器。的选择性过滤器上过渡带的改善归功于可控传输零点的存在。为了演示这种方法的潜力,两个说明性的原型设备设计和制造。

1。介绍

超材料一直是过去十年中越来越浓的兴趣。不久之后第一个左手超材料的合成基于金属的结合文章和开口环谐振器(从)在2000年[1),第一个作品致力于超材料的属性和概念扩展到微波电路的设计在平面技术来到现场2- - - - - -5]。特别是,它是在5),共面波导(CPW)输电线路满载着从理论(6)和分流金属条展品带通功能与向后(或左撇子)波传播首次允许乐队。在[CPW-based结构报告5)是大部分结构的平面模拟报告(1),是进一步设计微波滤波器的种子从理论的基础上,补充同行(补充开口环resonator-CSRR [7),或者在其他超材料谐振器(8- - - - - -18]。

报告的过滤器(8- - - - - -18)是基于封闭谐振器(从理论或CSRRs)耦合到一个主机。然而,基于电小开口谐振器,过滤器就像打开的开口环谐振器(OSRR) [19),或开放的互补开口环谐振器(OCSRR), (20.)也被报道(21- - - - - -25]。从理论/ CSRRs相比,开放谐振器(osrr / OCSRRs)电较小的两倍(19,20.,26]。此外,osrr和OCSRR本质上宽带谐振器(原因是,从理论或CSRRs相比,osrr和OCSRRs高C / L和信用证比例,分别地。,due to their topology, and this favors broadband responses); therefore, these open resonators are of interest for the implementation of moderate and wideband bandpass filters. It is remarkable that order-3 [27],order-5 [28),和7阶29日]切比雪夫带通滤波器基于osrr和OCSRRs已经设计和制造。在这种过滤器,osrr和OCSRRs描述通过串联和并联谐振器,分别。尽管一些寄生必须引入模型中为了充分描述加载谐振器主机,这些寄生的影响是没有意义的,过滤器表现出预期的切比雪夫响应一个很好的近似。

摘要OCSRRs用于宽带在微带带通滤波器的实现技术。报告的过滤器类似过滤器(20.),也就是说,通过导纳逆变器并联连接OCSRRs耦合。然而,过滤器(20.)数据技术的实现,而在微带滤波器实现提出了技术。过滤器相比基于osrr也微带实现的技术,我们的方法的优点是,地平面蚀刻是不必要的。此外,新提出的过滤器展览上面传输零感兴趣的通频带,可以用来提高滤波器的选择性高于通带。

本文组织如下。节2,我们将回顾OCSRR出于完整性的考虑,因为这个谐振器是关键构件的过滤器。提出了宽带滤波器的设计,包括滤波器的模拟和测量响应,报告部分3。最后,还突出了主要结论部分4。

2。开放互补开口环谐振器(OCSRRs)

OCSRR CSRR的公开版本。典型的拓扑和OCSRR描绘在图的电路模型1。OCSRR,粒子终端(或港口)表示在图中。这些端口之间,有一个电动短通过内部和外部之间的金属槽环形成的粒子,但还有电容连接通过功放槽。因此,根据这一点,粒子的电路模型是一个开放的并联谐振回路,如图1 (b)说明了。粒子的电感, 的电感环槽之间的金属条,和电容, CSRR的电容是相同的,也就是说,一个磁盘的电容半径 ( 平均半径)包围金属飞机在距离 它的边缘(30.(注意,这意味着电容是相同的环槽与槽的宽度 和平均半径 ,因为它是合理的(30.])。由于CSRR的电感 / 4 (30.),预计的共振频率OCSRR CSRR共振频率的一半。详细的计算 据报道在30.),而 电感的循环数据结构,结果OCSRR拓扑。

(一)
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(b)
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图1
典型的拓扑OCSRR (a)和(b)等效电路模型。这两个terminals-ports-of开放谐振器。

前面的模型可以提高通过考虑诱导效应的金属条连接的内部区域,粒子和金属区域接触的端口2。这介绍了电感的串联与并联谐振器,在报道29日)和电感的影响/端口之间的地带的存在是一个短的有限频率(即1和2。的共振频率,高于OCSRRs)。在带通滤波器基于osrr OCSRRs报告的作者,OCSRR并联连接到主机的线,这个短产生传输零点滤波器通带。这提高了滤波器的选择性上乐队,这种策略将被认为是报告摘要过滤器。然而,在一阶近似,图的电路1 (b)可用于设计目的。

现在让我们考虑到OCSRR微带传输线并联连接。有效地将谐振器连接到地面,需要通过,如图2(一个)。描述的结构是正确的并联连接并联谐振回路,所显示的反射系数,代表史密斯图2 (b)(注意单位上的反射系数总是电导圆,如预期从平行于50Ω电抗负载阻抗的端口)。图2 (c)表明OCSRR大约是1.5 GHz的共振频率,在总传输(反映零)出现以来并联分支打开在这个频率。请注意,对于这个OCSRR拓扑中,加沙地带连接OCSRR和主机的内部区域线宽,和诱导效应可以忽略了,至少在频区域图所示(结构充分建模通过并联谐振回路等地区)。

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(c)
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图2
拓扑(a),史密斯圆图(b)和频率响应(级)(c)的电磁仿真和电路并联OCSRR微带技术 毫米, 毫米, 毫米。考虑基质是罗杰斯RO3010与厚度 毫米和介电常数 = 10.2。并联谐振器的元素值的参考图1 (b)是: nH和 pF。

3所示。带通滤波器基于OCSRRs和结果

提出的带通滤波器实现通过并联谐振器耦合导纳逆变器(见图3报告的理论(后),31日]。第一个原型装置过滤器是一种顺序3切比雪夫带通滤波器中心频率 GHz 0.01 dB的涟漪,部分带宽的30%。这些规范,考虑相同的谐振器的电感和电容的值 nH和 分别pF的特性导纳逆变器被发现 年代, 年代。的考虑 和 值是那些从孤立的谐振器的布局,使所需的中心频率。逆变器是通过实现 行( 是滤波器中心频率的波长)。滤波器拓扑结构如图4,主要相关维度表示(过滤器制造标准照片/面具后蚀刻技术)。滤波器响应,包括模拟电路、电磁仿真(推断的安捷伦的势头商业软件),测量响应(获得通过安捷伦机构N5221A矢量网络分析仪)是描绘在图5。电磁仿真和测量之间的协议是非凡的。注意,测量滤波器选择性的上边缘乐队比,通过电路仿真。原因是传输零点的存在在通频带,定制之间通过连接条的宽度OCSRRs和主机的内部区域。自认为脉动很小,所以过滤器展品quasi-Butterworth反应,用一个反映零通带。过滤性能好,测量插入损耗小于1.7 dB和回波损耗比−1.68 GHz和2.21 GHz之间10分贝。过滤器上阻带显示,拒绝比−10 dB至少5 GHz。


图3
带通滤波器网络导纳逆变器和分流LC谐振器。
(一)
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(b)
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图4
拓扑(a)和(b)的照片提出了带通滤波器的第一个例子。基质是罗杰斯RO3010与厚度 毫米和介电常数 。OCSRRs, 毫米, 毫米, 毫米。输电线路的宽度逆变器 外部的和mm 内部的mm。

图5
滤波器的频率响应图4。电路仿真已经获得了通过安捷伦科技公司的广告,考虑到集中在中央频率谐振器耦合通过90°。

注意过滤器(测量)带宽的带宽小于理想反应由于逆变器在中央滤波器频率严格展览功能。这方面是众所周知的,可以通过考虑解决一个更大的名义带宽。然而,这是不相关的就我们的目的而言,由于主要目的是演示的潜力OCSRRs基于导纳的宽带微带滤波器的设计逆变器,代替OSRR-based微带过滤器。

第二个例子是一个顺序3切比雪夫带通滤波器的中心频率 GHz 0.1 dB的涟漪,部分带宽的30%。这些规范, nH和 pF,逆变器的特性阻抗 年代, 年代。这个过滤器的拓扑和相图所示6和频率响应图7。在这种情况下,通带展品三0和反射回波损耗比−1.77 GHz和2.25 GHz之间20分贝。插入损耗小于0.9 dB在这个频率间隔。

(一)
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(b)
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图6
拓扑(a)和(b)的照片提出第二个例子的带通滤波器。基质是罗杰斯RO3010与厚度 毫米和介电常数 。OCSRRs, 毫米, 毫米, 毫米。输电线路的宽度逆变器 外部的和mm 内部的mm。

图7
滤波器的频率响应图6。

4所示。结论

总之,小说宽带微带带通滤波器基于OCSRRs耦合通过导纳逆变器。报道过滤器代表一个重大进展与其他基于osrr微带滤波器相比,在地平面蚀刻在该地区的osrr是必要的。这两个过滤器具有良好的性能,设计和筛选选择性提高了OCSRRs固有的传输零点。

确认

这项工作已经由MICIIN-Spain(合同tec2010 - 17512和csd2008 - 00066)和Generalitat de加泰罗尼亚(2009项目sgr - 421)。