基于短路枝节加载型复合左右手谐振器的双工器，涉及发送接收双工器。设有上层微带结构、中间层介质基板和底层接地板；上层微带结构包括三条输入输出馈线、第一、二信道的短路枝节加载型复合左右手谐振器以及分布于第一、二信道短路枝节加载型复合左右手谐振器上半周附近的耦合线和耦合线终端的方形接地贴片，耦合线与短路枝节加载型复合左右手谐振器间存在缝隙，并于短路枝节加载型复合左右手谐振器上方中心处通过方形接地贴片与底层接地板相连；馈线一端接耦合线并呈直角型结构，馈线另一端接同轴线缆内导体；中间层介质基板的上、下表面分别紧贴上层微带结构和底层接地板，底层接地板覆盖中间层介质基板下表面，底层接地板接同轴线缆外导体。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于通信的发送接收双工器，尤其是涉及一种基于短路枝节加载型复合左右手谐振器的双工器。
技术介绍
自从2000年，DavidSmith利用空间周期排列的金属线与开口环谐振器制造出第一块左手材料后，过去只存在于理论分析中的左手材料就进入了大众视野，并在科技和工程领域受到空前关注，然而，其体积大、带宽窄、损耗大等缺点限制了其在微波工程中的应用。不过人们对左手材料的热情并没有降低，Eleftheriades带领的研究小组以及T.Itoh和C.Caloz领导的研究小组就分别于2002年提出了周期加载集总和分布并联电感和串联电容的平面非谐振式复合左右手传输线结构，特别是其中的分布式并联电感和串联电容的平面非谐振式复合左右手传输线结构，该结构通过在微带线的金属条带上开口的方式实现串联电容，通过在微带线的金属条带上加载终端短路的并联枝节来实现并联电感。2006年，C.Caloz和T.Itoh共同编撰了“ElectromagneticMetamaterials:TransmissionLineTheoryandMicrowaveApplications”一书，书中记录了左手材料的许多特性及其在微波领域的应用，还给出了复合左右手传输线单元与均匀传输线等效的条件。相比于纯左手材料，该结构不仅在性能上具有很大的改善，并且保证了结构的紧凑型，为微波无源器件的小型化提供了新的可能。目前,无线通信系统大多是同时工作在多个频段上,双工器作为微波通信领域的重要器件，受到广大研究人员的重点关注。双工器是解决收发共用一副天线而又使其相互不受影响而设计的一种微波器件，相当于一个开关的作用。当发信机工作时，双工器接通天线与发信机，收信机断开；相反，当收信机工作时，双工器接通收信机而断开发信机，这种特性使双工器可被应用于多种需要在特定频段进行信息发射和接收的微波通信设备。近年来，无线设备小型化和便携性的要求也不断提升,这对射频微波器件的小型化、低成本等提出了更高的要求。为顺应这一发展趋势，在满足目标滤波特性的前提下，微波领域的研究者们提出了各种紧凑结构的双工器，比如：螺旋型结构、折叠型结构等，甚至提出了一些新的制作工艺，希望最大程度的实现小型化，但制作工艺及本身结构的限制仍然使这些双工器的应用受到限制。工业应用需要具有良好性能，制作工艺简单，设计灵活，结构紧凑体积小且成本较低的双工器，而将复合左右手传输线单元应用于构造双工器，就是一种可行的缩小双工器体积的方法，在微波应用领域具有非常广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术中存在的不足，提供可实现小型化、带宽可控和频率可调等性能，并具有制作工艺简单、设计灵活、结构紧凑体积小、构造成本低的一种基于短路枝节加载型复合左右手谐振器的双工器。本专利技术设有上层微带结构、中间层介质基板和底层接地板；所述上层微带结构包括三条输入输出馈线、第一信道的短路枝节加载型复合左右手谐振器、第二信道的短路枝节加载型复合左右手谐振器以及分布于第一、二信道短路枝节加载型复合左右手谐振器上半周附近的耦合线和耦合线终端的方形接地贴片，所述耦合线与短路枝节加载型复合左右手谐振器间存在缝隙，并于短路枝节加载型复合左右手谐振器的上方中心处通过方形接地贴片与底层接地板相连；馈线一端接耦合线并呈直角型结构，馈线另一端接同轴线缆内导体；所述中间层介质基板的上、下表面分别紧贴上层微带结构和底层接地板，底层接地板完全覆盖中间层介质基板的下表面，底层接地板接同轴线缆外导体。所述短路枝节加载型复合左右手谐振器可由两个复合左右手传输线单元和一个短路加载枝节组成。所述复合左右手传输线单元可由容性交趾结构和感性曲折型短路枝节组成，所述容性交趾结构枝节数为5，交趾枝节长度为2.5～3.0mm，交趾枝节宽度为0.12～0.18mm；所述感性曲折型短路枝节的终端通过圆形接地贴片与底层接地板相连，圆形接地贴片的中心过孔的半径为0.25～0.35mm，圆形接地贴片的半径为0.35～0.45mm，所述感性曲折型短路枝节的总长度为6.5～10mm。所述短路加载枝节的宽度为0.7～0.9mm，长度为3.5～4.5mm。所述短路加载枝节的末端中心处由一圆形金属过孔与底层接地板相连，所述圆形金属过孔的圆心距离短路加载枝节末端0.4～0.5mm，圆形金属过孔的半径为0.25～0.35mm。所述耦合线的宽度为0.2～0.3mm，耦合线与短路枝节加载型复合左右手谐振器间的距离为0.1～0.2mm；耦合线顺着短路枝节加载型复合左右手谐振器的轮廓延伸，每条耦合线总长度为6～10mm；分别与第一端口和第二端口的馈线相连的两条耦合线的终端通过方形接地贴片与底层接地板相连，方形接地贴片的中心过孔的半径为0.25～0.35mm，方形金属贴片的边长为0.8～1.0mm。三条输入输出馈线分别与基于短路枝节加载型复合左右手谐振器的双工器的第一端口(P1)、第二端口(P2)和第三端口(P3)相连。第一端口(P1)至第二端口(P2)形成第一信道传输路径，第一端口(P1)至第三端口(P3)形成第二信道传输路径。与第一端口(P1)相连的馈线在距端口不远处分裂为两条与原馈线等宽的馈线，分别连接第一信道和第二信道的输入端口。所述馈线为50Ω微带馈线，馈线宽度由信道中心频率、基板参数、微带线厚度等共同决定并计算得到，馈线长度为4～8mm；所述接同轴线缆的特性阻抗为50Ω。所述中间层介质基板为长方体，长方体的长边为14～17mm，宽边为13～16mm，高度为0.508mm，材料为RogersR04350B，中间层介质基板的相对介电常数为3.48，相对磁导率为1，损耗正切角为0.004。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种基于短路枝节加载型复合左右手谐振器的双工器，其第一信道和第二信道分别由两个不同尺寸的短路枝节加载型复合左右手谐振器产生，且工作频率分别为2.6GHz和2.9GHz，第一和第二信道的中心频率及带宽可分别通过改变控制第一、二信道的短路枝节加载型复合左右手谐振器的参数进行独立调节，因此，本专利技术的输入信道和输出信道的工作频率可被灵活调控，工程应用性强。本专利技术通过应用容性交趾结构以及感性曲折型短路枝节，有效缩小了该双工器的体积，使结构更加紧凑，实现了设备的小型化。磁性的源负载耦合结构改善了该双工器的频率选择性。本专利技术底层接地板为完整的地，有利于维护信号的完整性，有效地防止信号泄露，且易于和其他微带电路集成。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术基于短路枝节加载型复合左右手谐振器俯视图；图3为本专利技术俯视图；图4为本专利技术实施例的S21和S31参数随d3变化的频率响应曲线图；图5为本专利技术实施例的S21和S31参数随d4变化的频率响应曲线图；图6为本专利技术实施例的S21、S31、S22和S33参数频率响应曲线图；图7为本专利技术实施例的S11和S32参数频率响应曲线图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的描述。如图1和2所示，本专利技术实施例设有上层微带结构、中间层介质基板和底层接地板。其中上层微带结构包括输入输出端口、馈线、耦合线和两个尺寸不同结构相同的短路枝节加载型复合左右手谐振器6和7；输入端口P1和输出端口P2、P3的特性阻抗均为50Ω，且分别与50本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于短路枝节加载型复合左右手谐振器的双工器，其特征在于设有上层微带结构、中间层介质基板和底层接地板；所述上层微带结构包括三条输入输出馈线、第一信道的短路枝节加载型复合左右手谐振器、第二信道的短路枝节加载型复合左右手谐振器以及分布于第一、二信道短路枝节加载型复合左右手谐振器上半周附近的耦合线和耦合线终端的方形接地贴片，所述耦合线与短路枝节加载型复合左右手谐振器间存在缝隙，并于短路枝节加载型复合左右手谐振器的上方中心处通过方形接地贴片与底层接地板相连；馈线一端接耦合线并呈直角型结构，馈线另一端接同轴线缆内导体；所述中间层介质基板的上、下表面分别紧贴上层微带结构和底层接地板，底层接地板完全覆盖中间层介质基板的下表面，底层接地板接同轴线缆外导体。
【技术特征摘要】
1.基于短路枝节加载型复合左右手谐振器的双工器，其特征在于设有上层微带结构、中间层介质基板和底层接地板；所述上层微带结构包括三条输入输出馈线、第一信道的短路枝节加载型复合左右手谐振器、第二信道的短路枝节加载型复合左右手谐振器以及分布于第一、二信道短路枝节加载型复合左右手谐振器上半周附近的耦合线和耦合线终端的方形接地贴片，所述耦合线与短路枝节加载型复合左右手谐振器间存在缝隙，并于短路枝节加载型复合左右手谐振器的上方中心处通过方形接地贴片与底层接地板相连；馈线一端接耦合线并呈直角型结构，馈线另一端接同轴线缆内导体；所述中间层介质基板的上、下表面分别紧贴上层微带结构和底层接地板，底层接地板完全覆盖中间层介质基板的下表面，底层接地板接同轴线缆外导体。2.如权利要求1所述基于短路枝节加载型复合左右手谐振器的双工器，其特征在于所述短路枝节加载型复合左右手谐振器由两个复合左右手传输线单元和一个短路加载枝节组成。3.如权利要求2所述基于短路枝节加载型复合左右手谐振器的双工器，其特征在于所述复合左右手传输线单元由容性交趾结构和感性曲折型短路枝节组成，所述容性交趾结构枝节数为5，交趾枝节长度为2.5～3.0mm，交趾枝节宽度为0.12～0.18mm。4.如权利要求3所述基于短路枝节加载型复合左右手谐振器的双工器，其特征在于所述感性曲折型短路枝节的终端通过圆形接地贴片与底层接地板相连，圆形接地贴片的中心过孔的半径为0.25～0.35mm，圆形接地贴片的半径为0.35～0.45mm，所述感性曲折型短路枝节的总长度为6.5～10mm。5.如权利要求1所述基于短路枝节加载型复合左右手谐振器的双工器，其特征在于所述短路加载枝节的宽度为0.7～0.9mm，长度为3.5～4...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐开达，李孟泽，刘颜回，柳清伙，
申请(专利权)人：厦门大学，厦门大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：福建;35
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