CMRC在毫米波中的应用.pdfVIP

CMRC在毫米波中的应用+ 薛泉 薛良金 (电子科技大学，应用物理研究所) 岑鉴文 陈志豪 (香港城市大学，电子工程系) rj f MiCfOSt 摘要：CMRCCompact p Resona!ingcell)是一种微带传输线的特 殊结构。该结构具有慢波传输特性和带阻特·}生。其慢波传输特性能够使微波， 毫米波集成电路更加紧骤，减小电路尺寸和重量。利用其带阻特性可构成多种 用途的选频网络。本文介绍CMRC的结构，等效电路，频响特性，以及在毫米波 中的应用。 一． 引言 光予禁带，即PBG(Phonic Bandgap)．是指光学晶体中的某些周期性结构 能对光波形成带阻和慢波的特性[1】。近两年来，PBG的概念被引入微波领域， 引起了广泛的兴趣[2．5】。特别是在微带电路中，PBG结构已经成功地用于滤波 器．放大器，混频器等有源和无源电路以及天线设计中。 最早的微带PBG是在微带基片上周期性地钻上圆孔。这些圆孔在厚度方向 上贯穿介质基片，在长宽方向上形成等距的点阵。调整圆孔的直径和间距，可 以使这个基片上的微带传输线具有不同程度的慢波特性，并且在需要的频段上 形成阻带。这种结构被称为三维微带PBG。三维微带PBG需要在基片上钻孔， 加工方面，尤其是对石英，陶瓷等硬脆基片的加工，比较困难。二维微带PBG 能克服这个问题。二维微带PBG是在微带的金属地上周期性地刻蚀一些特殊的 等距点阵图形。具有这样刻蚀金属地的微带同样表现出慢波和带阻特性。由于 二维PBG可以用普通印制板的工艺制作．不仅使加工十分容易，而且还可以根 据需要选择除圆形以外的其他图形，构成更好性能的PBG结构。 三维PBG和二维PBG的一个共同缺点是微带传输线与等距点阵之间相对 位置或相对夹角的改变都会引起传输特性，包括带阻特性和慢波特性的显著改 变。这给利用微带PBG构成电路带来很大的不便。同时，为了增加强度和可靠 性，微带电路一般都需要固定在一个金属壳体上。而二维微带PBG却必须使整 个电路悬空，强度受到很大影响。 为了克服上述缺点，我们提出一种称为一维微带PBG的结构。该结构直接 在微带线上周期性镂出某些特殊图案，从而实现PBG的带阻和慢波特性。经进 一步的理论分析和实验研究，我们发现，如果根据谐振原理适当选择微带上的 镂空图案，即使只用一个单元，也可以获得显著的带阻和慢波特性。我们把这 Cell)． 种结构硝：为CMRC(CompactResonating Microstrip 丰t【·1由香港RGC草台Grant9040528资助 二．CMRC的结构及其等效电路 a4 a5 ——a2 一卜一a1 ● ～j一…J I 3w4 —焉专]w 图1．CMRC结构 根据传输线理论【6】，无耗传输线的传播常数为∥=珊√丽。这里，C 和L分别是分却并联电容和串联电感。该公式表明，增加c和上可以使传 输线出现慢波(即高传播常数)特性。如果c和工的增加是不连续的，c 和上的谐振会引起对频率选择性的反射，形成带阻特性。