1968年，前蘇聯科學家VESELAGO從Maxwell方程出發分析了電磁波在介電常數ε和磁導率μ同時為負的介質中的傳播特性[1]，即電磁波在這種物質中傳播時電場E、磁場H和波矢量k成左手關系，定義這種材料為左手材料LHMs(Left Hand Materials)。1996年和1999年，英國帝國理工大學的PENDRY教授分別提出導體桿(Wires)[2]和開口諧振環SRRs(Split Ring Resonator)[3]來分別實現負介電常數ε和負磁導率μ。2001年，美國加州大學的SMITH D R等人，通過組合導體桿和開口諧振環陣列[4]，首次構造出了微波頻段ε和μ同時為負的左手材料，取得了突破性進展。復合左右手傳輸線可以視為左手材料基于電路理論的實現形式，由CALOZ等人于2002年提出[5]。其左手傳輸線等效電路是由串聯電容與并聯功率電感構成，實際電路形式為交指電容和短截線電感。由于寄生參數效應，其等效電路會出現串聯電感與并聯電容，而串聯電感與并聯電容構成傳統的右手傳輸線。因此理想左手傳輸線并不存在，而是以復合左右手傳輸線的形式存在。
通信系統中經常采用帶通濾波器來抑制寄生信號。隨著微波毫米波技術的快速發展，通信系統對微波濾波器提出了更高的性能要求，例如小型化、低插入損耗、高阻帶衰減。而
復合左右手傳輸線，已經被廣泛應用于濾波器領域。作為一般微波器件，基于其零階諧振特性，其尺寸可以突破二分之一工作波長的限制。近來，這種傳輸線已經被用來實現超寬帶濾波器的小型化[6]。其電路形式除交指電容和短截線電感之外，還有平面蘑菇形式[7]、過孔蘑菇形式[8]以及互補諧振環與開縫微帶線組合的形式[9]等。其中大多數是以模仿左手傳輸線等效電路中的串聯電容和并聯電感的形式而實現的。本文基于左手傳輸線等效電路，提出了一種新型的基于復合左右手傳輸線理論的諧振器，并且利用兩個這樣的諧振單元，構造了一種工作于9.2GHz~9.5GHz的帶通濾波器，可應用于搜救雷達頻段。與傳統的耦合微帶線形式的帶通濾波器相比，在兼顧性能的前提下，其實際占用尺寸縮小了80%。并且通過將基于有限元的HFSS全波仿真結果與基于矩量法的ADS仿真結果和實際測量結果對比，分析了該小型化濾波器的性能。
1 耦合微帶線濾波器設計
作為復合左右手傳輸線對微波濾波器的小型化對比，以用于搜救雷達的帶通濾波器為例。該帶通濾波器采用耦合微帶線形式，通帶范圍是9.2GHz~9.5GHz，中心頻率9.35GHz，相對帶寬0.03，與50Ω阻抗匹配。介質基板為F4B，相對介電常數2.65，厚度1mm，損耗正切0.0019。為了獲得較陡峭的阻帶衰減，采用5級耦合微帶線結構。通過ADS優化仿真，將優化結果導入到電路版圖，尺寸標注如圖1所示。圖插件電感2是電路仿真結果，對電路版圖產生的仿真結果沒有進一步微調，目的是獲得該條件下耦合微帶線濾波器的一般尺寸即可，從而與基于復合左右手傳輸線原理構成的小型化濾波器的尺寸對比。
