Novel composite right-/left-handed transmission lines using fractal geometry and compact microwave devices application
本研究论文的标题为《Novel composite right-/left-handed transmission lines using fractal geometry and compact microwave devices application》（使用分形几何的新型复合左右手传输线及紧凑型微波器件应用）。文中提出了一种新型的电小共振型复合左右手传输线（CRLHTLs），并结合了分形几何原理，系统地探讨了这两种结构，并且对CRLH电磁波传播特性和小型化原理进行了深入研究。研究结果证实了分形微扰是进一步小型化、增强选择性和保持良好带内性能的一个有效策略。文中还设计、制备和测量了覆盖卫星数字多媒体广播（DMB）频带和WiMAX频带的双频带带通滤波器（BPF）以及覆盖GSM频带的单频带分支线耦合器。测量结果显示，使用分形微扰的耦合器实现了与其传统结构相比81%的尺寸减少。
文章首先介绍了共振型复合左右手传输线（CRLHTL）的发展历程，这一技术在微带线地平面蚀刻的互补分形环形共振器（CSRRs）首次提出并证明其具有谐振频率附近的负介电常数之后，才开始受到更多关注。随后，本文探讨了平面CRLHT结构的制作可能性，以及这些传输线的左手（LH）电磁波传播特性和小型化原理，这通过电气模拟、电磁模拟进行深入研究，并最终通过有效构成电磁参数得到证实。
在文章中还提到了两种不同类型的CRLH单元结构，一种基于级联互补单分裂环形共振器（CCSSRR）提出的新结构，另一种是基于CSRRs改进的结构。这些CRLHTLs中的分形微扰是从小型化的角度出发进行设计的。论文还通过设计、制备和测量覆盖特定频带的BPF和分支线耦合器来说明可能的应用，结果表明全波仿真和实际测量之间的一致性验证了设计概念。
在论文的最后部分，作者对设计成果进行了分析，并特别强调了分形微扰在进一步小型化、增强选择性和保持良好带内性能方面的有效性，特别是在耦合器设计中，相对其传统对照物实现了显著的尺寸缩减。
为了更细致地理解本文所涉及的知识点，可以拆分为以下几个关键领域进行深入探讨：
1. 复合左右手传输线（CRLHTL）的定义与原理
2. 分形几何在传输线设计中的应用
3. 微波设备小型化设计的原理与方法
4. 左手材料（左手电磁介质）的电磁波传播特性
5. 电磁模拟与电气模拟在传输线设计中的应用与分析
6. 实际设备如带通滤波器（BPF）和分支线耦合器的设计与测量
7. 分形微扰对器件尺寸与性能的影响
复合左右手传输线（CRLHTL）是一种在特定频率范围内展现出左手材料特性的传输线结构。左手材料指的是其相对介电常数和相对磁导率同时为负值的材料。CRLHTL利用了左右手材料的波传播特性，在微波和射频通信设备中有广泛的应用。
分形几何是一种自相似的几何形状，它在自然界中广泛存在，如雪花的形状、海岸线的轮廓等。在微波技术中，分形几何可用于设计具有紧凑尺寸和复杂形状的器件，从而能够提高电路的集成度，降低设备的整体尺寸。
微波设备小型化的原理主要包括利用新型材料、改善电路布局、采用先进的制造技术等手段，以实现设备的尺寸缩小而不牺牲其性能。小型化是移动通信、卫星通信和雷达系统等领域不断追求的目标。
左手材料的电磁波传播特性是指材料允许电磁波以与传统右手材料（传统电磁介质）相反的方向传播，这种特性在某些频段可以实现超常的聚焦和引导电磁波的效果。
电磁模拟与电气模拟是研究传输线和其他电磁设备的常用手段。电磁模拟通常通过计算电磁场来预测电磁波的行为，而电气模拟则侧重于电荷、电流和电压之间的关系。这些模拟技术为设备设计、优化和故障诊断提供了重要的理论基础。
带通滤波器（BPF）和分支线耦合器是微波通信系统中用于选择性地传输特定频段信号的重要组件。通过设计合适的结构和材料参数，可以实现对特定频率范围的选择性传输，而抑制其他频段的信号。
分形微扰是一种通过引入分形结构来实现电磁器件性能优化的设计方法。在微波器件中引入分形微扰可以有效减小器件尺寸，同时增强器件的频率选择性和带内性能，这在提高微波电路集成度和功能性方面具有重要意义。
