基于微机电系统工艺的微型左右手复合传输线宽带滤波器.pdfVIP

第 卷第 期 机 械 工 程 学 报 Vo l . N o . 年 月 CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING 基于微机电系统工艺的微型左右手 复合传输线宽带滤波器* 1 1 1 1 1 黄闯 ，陈迪 ，靖向萌 ，陈翔 ，刘景全 ， 1 2 2 2 朱军 ，魏文婕 ，魏泽勇 ，李宏强 1（微米纳米加工技术国家级重点实验室，薄膜与微细技术教育部重点实验室，上海交通大学微纳科技研究 院，上海 200040） 2 （同济大学物理系，上海 200092） 摘要：设计并采用 MEMS 工艺加工制备了一种微型左右手复合传输线宽带滤波器。器件主要结构由两条平行的金 属蛇形线构成，蛇形线的末端接有金属圆片作为接地单元。蛇形线对产生左右手电感和电容。通过改变蛇形线的 单元数目，即可改变器件的工作频率，并且，本复合传输线单周期即可体现左手材料特性。给出了器件的电磁场 仿真结果，可以看到在左手频带中磁场沿着与能量相反的方向传输，测试结果得出 8 单元样品通带范围为 0.99 GHz 至 2.09 GHz ，中心频率为 1.54 GHz，相对 3 dB 宽度为 71.42% 。4 单元样品通带范围 1.84 GHz 至 3.36 GHz ，中 心频率为 2.6 GHz ，相对 3 dB 宽度为 58.46% 。 关键词： 左右手复合传输线 宽带滤波器 左手材料 中图分类号：TN 603.5 且可以构造具有左手特性的电路，成为研究过程中 * 0 前言 的一个独特领域。基于传输线方法，新型的微波器 件和设计不断被提出，例如耦合器，滤波器，移相 近来，相对介电常数和磁导率为负的异性材料 器和天线等[4-6] 。然而，现有异性结构尺寸大，难于 或者左手材料(LHMs ：Left Handed Materials) ，已经 实际应用和集成。另一方面，由于周期的不连续性 成为一个研究热点[1-3] 。1968 年前苏联物理学家 导致严重的耦合噪声，特别在大的或非常大的集成 [7] Veselago对电磁波在介电常数ε和磁导率μ同时为负 电路中,周期性的器件需要较大的尺寸 。 数的介质中的传播特点作过纯理论的研究。1996 将左手材料理论用于滤波器设计是左手材料的 年，英国皇家科学院的Pendry等人从研究结构材料 一个重要应用。现有的左手材料滤波器设计主要是 的角度出发，提出了用周期性排列的金属条可以在 应用左手材料等效电路理论进行设计[4，8] 。对其加 微波波段产生负等效介电常数。1999 年， Pendry 工精度，设计尺寸没有严格的要求。 等 人 进 一 步 提 出 了 用 周 期 性 排 列 的 本文提出了一种新的微型左右手复合传输线结 开口金属谐振环(Split-Ring Resonator)可以在微波 构，其中并行的两条蛇形线用于产生串联电感和电 波段产生负等效磁导率。2000 年，美国加州大学圣 容。具体的传输特性将在下一节中介绍。采用 地亚哥分校Smith等人将金属丝板和SRR板有规律 MEMS 技术可以使本结构易于制造和集成。我们用 地排列在一起，制作了世界上第一块等效介电常数