CN102299697A

CN102299697A - 复合左右手传输线及其设计方法和基于该传输线的双工器

Info

Publication number: CN102299697A
Application number: CN2011101434911A
Authority: CN
Inventors: 许河秀; 王光明; 张晨新
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2031-05-31
Also published as: CN102299697B

Abstract

本发明公开了一种复合左右手传输线及其设计方法和基于该传输线的双工器，其复合左右手传输线为由互补开口单环谐振器对和微带缝隙组成的CRLH TL单元A或者由互补开口单环谐振器对、分形几何结构和微带缝隙组成的CRLH TL单元B；其设计方法为：一、构建等效电路模型；二、拟合出多组集总电路参数值；三、集总电路参数值验证；四、确定物理结构参数；其双工器包括两个CRLH TL单元A或两个CRLH TL单元B。本发明所采用CRLH TL单元的左手与右手通带间能实现无缝过渡且左手与右手通带极易调整使其工作于平衡态，同时优化设计方法简单、实现方便且设计效果好，另外所合成双工器结构紧凑、体积小且带宽宽、选择性好。

Description

复合左右手传输线及其设计方法和基于该传输线的双工器

技术领域

本发明属于微波通信技术领域，尤其是涉及一种复合左右手传输线及其设计方法和基于该传输线的双工器。

背景技术

早在1968年，前苏联科学家veselago就从理论上预言了介电常数和磁导率同时为负的左手材料的存在性和传统电磁介质所不具有的奇异电磁物理特性，如负折射率、倏逝波放大、逆多普勒效应、逆Cerenkov辐射、完美棱镜等。然而，其理论成果在很长一段时间内并没引起国际上的重视。直到2000年，Smith在Pendry等人工作的基础上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，其研究才进入实质性研究阶段；然而，其体积大、带宽窄、损耗大以及需要严格极化方向的电磁入射波激励等缺点限制了其在微波工程中的应用。虽然之后新结构的低损耗左手材料层出不穷，如Chen等报道的S形状的左手材料，Ran等设计的Ω形状的左手材料，Lagarkov等研究的螺旋结构的左手材料，以及V.A.Fedotov报道的鱼网形状的平板超材料等，但都均由于立体结构限制了各自在平面微波器件中的应用。

很快2002年Eleftheriades带领的研究小组以及Itoh和Caloz领导的研究小组，分别提出了周期加载集总或者分布并联电感和串联电容的平面非谐振式CRLH TL结构。2004年，F.Falcone领导的西班牙课题组提出了CSRRs结构并验证了其在特定频段内能产生负介电常数效应，并提出CSRRs的负介电常数频段与微带缝隙电容提供的负磁导率频段复合可以制作成双负谐振式CRLH TL，该领域的研究开辟了平面CRLH TL研究的另外一个重要分支，大量的小型化微波器件被制作出来。然而，基于CSRRs结构的谐振式CRLH TL的高频带外抑制度差、左手带宽还较窄，左手通带与右手通带难于调节工作于平衡态等缺点使得其在实际应用中问题越来越突出。

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。目前双工器主要以下四类，波导双工器、同轴双工器、介质双工器以及声表面波双工器等。同轴双工器体积较大，而波导双工器、介质双工器和声表面双工器的成本较高。随着移动通信技术的发展，微带形式的双工器因成本低、易集成、频段可向高端发展等优点得到了工程设计师们的青睐。在微带双工器领域研究人员提出了很多技术与方法，如M.H.Capstick的低通高通滤波器方法，Sarayut Srisathit报道的发夹滤波器技术，Z.-H.Bao的开口环谐振器滤波技术，Berndie Strassner报道的枝节加载技术，Z.C.Hao的基片集成波导方法，J.Bonache的CSRRs技术，Titos Kokkinos提出的螺旋传输线技术，C.-W.Tang报道的低温共烧技术，Caloz提出的多层CRLH TL和安建的基于集总元件加载的非谐振式CRLH TL方法等。但现有的双工器技术都存在一些缺陷，如设计方法复杂，受集总元件自身谐振限制，频率不能做高，加工过程比较繁琐且价格昂贵或者电路尺寸较大不易推广等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种左手通带与右手通带之间能实现无缝过渡、左手通带与右手通带之间没有阻带且左手通带与右手通带极易调整使其工作于平衡态的复合左右手传输线。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种复合左右手传输线，其特征在于：包括刻蚀在微带线接地层上的互补开口单环谐振器对和刻蚀在所述微带线导带上的微带缝隙，所述微带缝隙位于互补开口单环谐振器对的正上方；所述互补开口单环谐振器对包括两个结构和尺寸均相同且呈对称布设的开口单环谐振器，所述开口单环谐振器为刻蚀在微带线接地层上且一侧中部带有开口的谐振环，两个所述开口单环谐振器中的两个所述开口布设在互补开口单环谐振器对的正中部；所述微带线接地层、刻蚀在微带线接地层上的互补开口单环谐振器对、微带线导带和刻蚀在微带线导带上的微带缝隙组成一个基于互补开口单环谐振器对的CRLH TL单元，所述基于互补开口单环谐振器对的CRLH TL单元为CRLH TL单元A。

上述复合左右手传输线，其特征是：所述谐振环的形状为矩形，且

式中b为所述谐振环的长度，a为所述谐振环的宽度。

上述复合左右手传输线，其特征是：所述互补开口单环谐振器对中的两个所述开口单环谐振器呈左右对称布设，且所述开口单环谐振器中的谐振环内部刻蚀有上下两个环形槽，上下两个所述环形槽的结构和尺寸均相同且二者以所述谐振环的中心线为对称轴进行对称布设，上下两个所述环形槽的起始端分别与所述谐振环开口处的两端相接；所述互补开口单环谐振器对内部所设置所述环形槽的数量为4个，两个所述开口单环谐振器内部所设置的环形槽呈左右对称布设，且所述环形槽为分形几何结构，4个分形几何结构组成分形几何单元；所述微带线接地层、刻蚀在微带线接地层上的互补开口单环谐振器对、微带线导带、刻蚀在微带线导带上的微带缝隙和刻蚀在互补开口单环谐振器对内部的分形几何结构组成一个基于互补开口单环谐振器对和分形几何结构的CRLH TL单元，所述基于互补开口单环谐振器对和分形几何结构的CRLH TL单元为CRLH TL单元B。

上述复合左右手传输线，其特征是：所述分形几何结构包括分形曲线一、始端与分形曲线一末端相接的分形曲线二、始端与分形曲线二末端相接的分形曲线三和始端与分形曲线三末端相接的分形曲线四，所述分形曲线一的始端与所述谐振环开口处的一个端头相接；所述分形曲线二、分形曲线三和分形曲线四均为迭代因子IF为1/3且迭代次数为2的Koch分形曲线，所述分形曲线一为迭代因子IF为1/3且迭代次数为1的Koch分形曲线。

上述复合左右手传输线，其特征是：所述CRLH TL单元B中还刻蚀有4个用于调整CRLH TL单元B工作频率的斜槽，4个所述斜槽的结构和尺寸均相同，且4个所述斜槽的起始端分别与4个分形几何结构中分形曲线四的末端相接，4个所述斜槽以所述CRLH TL单元B的中心线为对称线进行对称布设。

同时，本发明还提供了一种电路设计合理、结构紧凑、体积小且带宽宽、选择性好的双工器，其特征在于：包括两个分别工作在不同频段下的CRLH TL单元B，且两个所述CRLH TL单元B分别为CRLH TL单元B一和CRLH TL单元B二；所述CRLH TL单元B一的输入端口和输出端口分别为输入端口一和输出端口一，CRLH TL单元B二的输入端口和输出端口分别为输入端口二和输出端口二，所述输出端口一与输入端口二相接后形成双工器的一个端口，且输入端口一和输出端口二分别为双工器的另外两个端口。

同时，本发明还提供了一种设计合理、设计方法简单、实现方便且所设计完成的CRLH TL单元A使用效果好的复合左右手传输线设计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、构建等效电路模型一：首先，构建所述CRLH TL单元A的等效电路模型一；所述CRLH TL单元A包括一个串联加载在输入端口与输出端口之间的串联电路一和一个并联加载在所述串联电路一上的并联支路一，所述串联电路一由两个电容2C_g和两个电感L_s/2串接组成，两个所述电感L_s/2分别与输入端口和输出端口相接，且两个所述电容2C_g相串接后串联接在两个所述电感L_s/2之间，所述并联支路一由电容C和并联对地谐振回路一串接组成；所述并联对地谐振回路一包括电容C_P、电容C_K和电感L_P，所述电容C_K和电感L_P串接后并接在电容C_P两端；两个所述电容2C_g的相接点与电容C的一端相接，且所述电容C的另一端分两路，一路经电容C_P后接地，另一路经电感L_P和电容C_K接地；其中，L_s为微带线的电感，C_g为微带缝隙的缝隙电容，C为微带线导带与互补开口单环谐振器对之间所产生的边缘效应对应的电容值和所述微带线的线电容之和，所述并联对地谐振回路一为互补开口单环谐振器对的等效电路；其中，电容2C_g的电容量为电容C_g电容量的2倍，电感L_s/2的电感量为电感L_s电感量的1/2；

步骤二、拟合得出满足设计条件的多组集总电路参数值：根据需设计所述CRLH TL单元A的各项电路性能指标，利用计算机在电路仿真软件中建立步骤一中所构建的等效电路模型一，并相应拟合出为实现上述各项电路性能指标所述等效电路模型一需满足的多组集总电路参数值，且每一组集总电路参数值均包括所述等效电路模型一中电容C、C_g、C_P和C_K以及电感L_s和L_P的数值；此时，步骤一中所构建的等效电路模型一为集总电路，且所述设计条件为所述CRLH TL单元A的各项电路性能指标；

步骤三、集总电路参数值验证：通过布洛赫分析对步骤二中拟合出的多组集总电路参数值分别进行验证，且对每一组集总电路参数值的验证方法均相同；

实际对任一组集总电路参数值进行验证时，根据此时被验证的该组集总电路参数值对步骤一中所述的CRLH TL单元A进行布洛赫分析，并相应判断得出所述CRLH TL单元A是否满足各项电路性能指标：当所述CRLH TL单元A满足各项电路性能指标时，则该组集总电路参数值为经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值；否则，应对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证，直至在多组所述集总电路参数值中找出一组经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值；

步骤四、物理结构参数确定：根据步骤三中找出的经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值，同时结合微带线导带所处微带介质板的结构参数和介电常数，对所述CRLH TL单元A中互补开口单环谐振器对、微带缝隙和微带线导带的物理结构参数进行确定。

上述复合左右手传输线的设计方法，其特征是：步骤三中根据此时被验证的该组集总电路参数值对步骤一中所述的CRLH TL单元A进行布洛赫分析时，先将该组集总电路参数值中各项数值分别代入所述等效电路模型一，并获得与该组集总电路参数值相对应的CRLH TL单元A，之后再判断与该组集总电路参数值相对应的CRLH TL单元A是否满足各项电路性能指标，且其分析及判断过程如下：

3011、右手通带的下限频率计算：令

计算得出所述CRLH TL单元A右手通带的下限频率

3012、左手通带下边带带外传输零点频率计算：

令

Z_{p} (jw)] = \frac{(1 - ω^{2} L_{p} C_{k})}{jω (C_{p} + C_{k}) - j ω^{3} L_{p} C_{p} C_{k}} + \frac{1}{jωC} = 0

或

Y_{p} (jω) = 1 / Z_{p} (jω) = \frac{jωC [C_{p} + C_{k} - ω^{2} L_{p} C_{p} C_{k}]}{C_{p} + C_{k} + C - ω^{2} L_{p} C_{k} (C_{p} + C)} =

\infty,

计算得出CRLH TL单A左手通带下边带带外传输零点的频率

f_{T} = \frac{1}{2 π} \sqrt{\frac{C_{p} + C_{k} + C}{(L_{p} C_{k} (C_{p} + C)}};

3013、左手通带的上限频率计算：令

Z_{p} (jw)] = \frac{(1 - ω^{2} L_{p} C_{k})}{jω (C_{p} + C_{k}) - j ω^{3} L_{p} C_{p} C_{k}} + \frac{1}{jωC} = \infty

或

Y_{p} (jω) = 1 / Z_{p} (jω) = \frac{jωC [C_{p} + C_{k} - ω^{2} L_{p} C_{p} C_{k}]}{C_{p} + C_{k} + C - ω^{2} L_{p} C_{k} (C_{p} + C)} = 0,

计算得出CRLH TL单元A左手通带的上限频率

f_{LH}^{H} = \frac{1}{2 π} \sqrt{\frac{C_{p} + C_{k}}{L_{p} C_{k} C_{p}}};

3014、判断步骤3011中计算得出的

和步骤3013中计算得出的

是否相等：当

与相等时，进入步骤3015；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证；

3015、左手通带的下限频率

和右手通带的上限频率

计算及有效带宽确定：令

计算得出CRLH TL单元A左手通带的下限频率

和右手通带的上限频率

并根据计算得出的

和确定出CRLH TL单A的有效带宽为

式中，

Z_{p} (jw)] = \frac{(1 - ω^{2} L_{p} C_{k})}{jω (C_{p} + C_{k}) - j ω^{3} L_{p} C_{p} C_{k}} + \frac{1}{jωC};

3016、判断步骤3015中计算得出的和

是否分别与各项电路性能指标中的下截止频率和上截止频率相同：当且

时，进入步骤3017；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证；

3017、判断步骤3012中计算得出的带外传输零点频率fT是否处于各项电路性能指标中的带外阻带范围内：当带外传输零点频率fT处于有效带宽范围内时，进入步骤3018；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证；

3018、根据公式

\cos φ=cos (βl) = 1 + \frac{Z_{s} (jw)}{Z_{p} (jw)}

和

Z_{β} = \sqrt{Z_{s} (jw) [Z_{s} (jw) + 2 Z_{p} (jw)]},

同时结合步骤3015中所确定的有效带宽，判断在有效带宽范围内φ和Z_β是否始终均为实数，并相应判断在

频率范围内φ是否始终均为负数：当在有效带宽范围内φ和Z_β均为实数且在

频率范围内φ始终均为负数时，说明该组集总电路参数值为经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证；

步骤3011至步骤3018中所用的参数值C、C_g、C_P、C_K、L_s和L_P，分别为此时被验证的该组集总电路参数值的各项数值。

同时，本发明还提供了一种设计合理、设计方法简单、实现方便且所设计完成的CRLH TL单元B使用效果好的复合左右手传输线设计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

第一步、构建等效电路模型二：首先，构建所述CRLH TL单元B的等效电路模型二；所述CRLH TL单元B包括一个串联加载在输入端口与输出端口之间的串联电路二和两个并联加载在所述串联电路二上的并联支路二，所述串联电路二由两个电容2C_g和两个电感L_s/2串接组成，两个所述电感L_s/2分别与输入端口和输出端口相接，且两个所述电容2C_g相串接后串联接在两个所述电感L_s/2之间；两个所述并联支路二的电路结构相接且二者分别为并联支路二A和并联支路二B，所述并联支路二A由电容C₁和并联对地谐振回路二A串接组成，所述并联支路二B由电容C₂和并联对地谐振回路二B串接组成；所述并联对地谐振回路二A包括电容C_P1、电容C_K1和电感L_P1，所述电容C_K1和电感L_P1串接后并接在电容C_P1两端；两个所述电容2C_g的相接点与电容C₁的一端相接，且所述电容C₁的另一端分两路，一路经电容C_P1后接地，另一路经电感L_P1和电容C_K1接地；所述并联对地谐振回路二B包括电容C_P2、电容C_K2和电感L_P2，所述电容C_K2和电感L_P2串接后并接在电容C_P2两端；两个所述电容2C_g的相接点与电容C₂的一端相接，且所述电容C₂的另一端分两路，一路经电容C_P2后接地，另一路经电感L_P2和电容C_K2接地；其中，L_s为微带线的电感，C_g为微带缝隙的缝隙电容，C₁为微带线导带与互补开口单环谐振器对之间相互作用产生的等效电容值和微带线导带与互补开口单环谐振器对之间所产生的边缘效应对应的电容值之和，C₂为微带线导带与分形几何单元之间相互作用产生的等效电容值和微带线导带与分形几何单元之间所产生的边缘效应对应的电容值之和，所述并联对地谐振回路二A为互补开口单环谐振器对的等效电路，所述并联对地谐振回路二B为所述分形几何单元的等效电路；其中，电容2C_g的电容量为电容C_g电容量的2倍，电感L_s/2的电感量为电感L_s电感量的1/2；

第二步、拟合得出满足设计条件的多组集总电路参数值：根据需设计所述CRLH TL单元B的各项电路性能指标，利用计算机在电路仿真软件中建立第一步中所构建的等效电路模型二，并相应拟合出为实现上述各项电路性能指标所述等效电路模型二需满足的多组集总电路参数值，且每一组集总电路参数值均包括所述等效电路模型二中电容C₁、C₂、C_g、C_P1、C_K1、C_P2和C_K2以及电感L_s、L_P1和L_P2的数值；此时，步骤一中所构建的等效电路模型二为集总电路，且所述设计条件为所述CRLH TL单元B的各项电路性能指标；

第三步、集总电路参数值验证：通过布洛赫分析对第二步中拟合出的多组集总电路参数值分别进行验证，且对每一组集总电路参数值的验证方法均相同；

实际对任一组集总电路参数值进行验证时，根据此时被验证的该组集总电路参数值对第一步中所述的CRLH TL单元B进行布洛赫分析，并相应判断得出所述CRLH TL单元B是否满足各项电路性能指标：当所述CRLH TL单元B满足各项电路性能指标时，则该组集总电路参数值为经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值；否则，应对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证，直至在多组所述集总电路参数值中找出一组经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值；

第四步、物理结构参数确定：根据第三步中找出的经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值，同时结合微带线导带的结构参数和介电常数，对所述CRLH TL单元B中互补开口单环谐振器对、微带缝隙、微带线导带和分形几何结构的物理结构参数进行确定。

上述复合左右手传输线设计方法，其特征是：第三步中根据此时被验证的该组集总电路参数值对第一步中所述的CRLH TL单元B进行布洛赫分析时，先将该组集总电路参数值中各项数值分别代入所述等效电路模型二，并获得与该组集总电路参数值相对应的CRLH TL单元B，之后再判断与该组集总电路参数值相对应的CRLH TL单元B是否满足各项电路性能指标，且其分析及判断过程如下：

3021、右手通带的下限频率计算：令

计算得出所述CRLH TL单元B右手通带的下限频率

3022、左手通带下边带带外传输零点和右手通带上边带传输零点的频率计算：分别根据公式

和

计算得出CRLH TL单元B左手通带下边带带外传输零点的频率f_T1和右手通带上边带传输零点的频率f_T2；

3023、左手通带的上限频率计算：

令

Y (jw) = Y_{p 1} (jw) + Y_{p 2} (jw) = \frac{jω C_{1} [C_{p 1} + C_{k 1} - ω^{2} L_{p 1} C_{p 1} C_{k 1}]}{C_{p 1} + C_{k 1} + C_{1} - ω^{2} L_{p 1} C_{k 1} (C_{p 1} + C_{1})} + \frac{jω C_{2} [C_{p 2} + C_{k 2} - ω^{2} L_{p 2} C_{p 2} C_{k 2}]}{C_{p 2} + C_{k 2} + C_{2} - ω^{2} L_{p 2} C_{k 2} (C_{p 2} + C_{2})} = 0,

计算得出CRLH TL单元B左手通带的上限频率

3024、判断步骤3021中计算得出的

和步骤3023中计算得出的

是否相等：当

与

相等时，进入步骤3025；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证；

3025、左手通带的下限频率

和右手通带的上限频率计算及有效带宽确定：令

计算得出CRLH TL单元B左手通带的下限频率

和右手通带的上限频率

并根据计算得出的

和

确定出CRLH TL单元B的有效带宽为式中，Z_p(jw)＝Z_p1(jw)//Z_p2(jw)，其中

Z_{p 1} (jw)] = \frac{(1 - ω^{2} L_{p 1} C_{k 1})}{jω (C_{p 1} + C_{k 1}) - j ω^{3} L_{p 1} C_{p 1} C_{k 1}} + \frac{1}{jω C_{1}}, Z_{p 2} (jw) = \frac{(1 - ω^{2} L_{p 2} C_{k 2})}{jω (C_{p 2} + C_{k 2}) - j ω^{3} L_{p 2} C_{p 2} C_{k 2}} + \frac{1}{jω C_{2}};

3026、判断步骤3025中计算得出的和

是否分别与各项电路性能指标中的下截止频率和上截止频率相同：当

且

时，进入步骤3027；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证；

3027、判断步骤3022中计算得出的左手通带下边带带外传输零点的频率f_T1和右手通带上边带传输零点的频率f_T2是否均处于各项电路性能指标中的带外阻带范围内：当左手通带下边带带外传输零点的频率f_T1和右手通带上边带传输零点的频率f_T2均处于有效带宽范围内时，进入步骤3028；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证；

3028、根据公式

\cos φ=cos (βl) = 1 + \frac{Z_{s} (jw)}{Z_{p} (jw)}

和

Z_{β} = \sqrt{Z_{s} (jw) [Z_{s} (jw) + 2 Z_{p} (jw)]},

同时结合步骤3025中所确定的有效带宽，判断在有效带宽范围内φ和Z_β是否始终均为实数，并相应判断在

步骤3021至步骤3028中所用的参数值C₁、C₂、C_g、C_P1、C_K1、C_P2、C_K2、_s、L_P1和L_P2，分别为此时被验证的该组集总电路参数值的各项数值。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、所采用的CRLH TL单元A和CRLH TL单元B具有单元尺寸小、损耗低、左手通带与右手通带容易调整并工作于平衡态等优点，并且CRLH TL单元B还具有优良的高频带外谐波抑制性能。

2、设计步骤简单且实现方便，通过等效电磁参数提取发现K-ECSSRRP在电谐振频率附近同样具有负介电常数效应，将K-ECSSRRP与缝隙电容组合，合成得到了在某个频段同时具有负磁导率、负介电常数的双负复合左右手传输线即CRLH TL单元B。

3、与基于传统互补开口环谐振器(Complementary split ringresonators，CSRRs)的CRLH TL相比，CRLH TL单元B的设计原理是：分形延伸小内环的引入，在通带上边带即谐波处增加了额外的传输零点效应以及降低了由结构周期性引起的固有传输零点，由于两个传输零点频率值比较接近从而促成了CRLH TL单元B的宽阻带谐波抑制特性。

4、基于等效电路模型对CRLH TL单元A和CRLH TL单元B进行优化设计的方法，步骤简单且实现方便，设计效果好。

5、将所设计的工作于GSM波段和2.2GHz的CRLH TL单元B直接应用于双工器，所合成的双工器具有带宽宽、选择性好，结构紧凑等诸多优点，避免了传统双工器繁琐的滤波器设计和匹配电路设计过程，有效解决了传统双工器体积庞大、损耗高等缺点，必将在未来通信系统中得到广泛应用。

综上所述，本发明CRLH TL单元A和CRLH TL单元B具有单元尺寸小、损耗低、左手通带与右手通带容易调整并工作于平衡态等优点，而基于CRLH TL单元A和CRLH TL单元B合成的双工器，由于没有引入任何过孔，单元数目少(仅包含两个CRLH TL单元)、电路紧凑且不受频率限制，设计过程简单且制作方便，易与天线集成。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明CRLH TL单元A的结构示意图。

图2为图1的等效电路原理图。

图3为对本发明CRLH TL单元A进行优化设计的设计方法流程框图。

图4为本发明CRLH TL单元B的结构示意图。

图5为图4的等效电路原理图。

图6为对本发明CRLH TL单元B进行优化设计的设计方法流程框图。

图7为图4中CRLH TL单元B增加斜槽后的结构示意图。

图8为本发明由CRLH TL单元B所制成双工器的结构示意图。

图9为工作于GSM波段的CRLH TL单元B的电磁与电路仿真S参数示意图。

图10为工作于2.2GHz的CRLH TL单元B的电磁仿真S参数示意图。

图11为工作于GSM波段的CRLH TL单元B的折射率与传播常数示意图。

图12为工作于GSM波段的CRLH TL单元B的有效磁导率和介电常数示意图。

图13为图8所示双工器的仿真S参数示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的一种复合左右手传输线，包括刻蚀在微带线接地层1上的互补开口单环谐振器对2和刻蚀在所述微带线导带4上的微带缝隙3，所述微带缝隙3位于互补开口单环谐振器对2的正上方。所述互补开口单环谐振器对2包括两个结构和尺寸均相同且呈对称布设的开口单环谐振器，所述开口单环谐振器为刻蚀在微带线接地层1上且一侧中部带有开口的谐振环，两个所述开口单环谐振器中的两个所述开口布设在互补开口单环谐振器对2的正中部。所述微带线接地层1、刻蚀在微带线接地层1上的互补开口单环谐振器对2、微带线导带4和刻蚀在微带线导带4上的微带缝隙3组成一个基于互补开口单环谐振器对2的CRLH TL单元，所述基于互补开口单环谐振器对2的CRLH TL单元为CRLH TL单元A。

本实施例中，所述谐振环的形状为矩形，且

式中b为所述谐振环的长度，a为所述谐振环的宽度。

本实施例中，两个所述开口单环谐振器(complementary single splitring resonator，简称CSSRR)组成互补开口单环谐振器对2(complementary single split ring resonator pair，简称CSSRRP)，因而CRLH TL单元A为基于CSSRRP加载的CRLH TL单元。经研究发现，基于CSSRRP加载的CRLH TL单元的左手通带与右手通带极易调整使其工作于平衡态(即左手通带与右手通带无缝过渡，没有阻带)。并且当CSSRRP为正方形时，即物理长度b和宽度2a满足近似相等时，CRLH TL单元A便工作于平衡态，因而给工程设计带来极大便利。

结合图1可知，微带线接地层1上所刻蚀的互补开口单环谐振器对2由两个结构尺寸完全相同的开口单环谐振器组成且两个所述开口单环谐振器的开口相对放置，所述互补开口单环谐振器对2用于提供左手通带的所必须负介电常数效应。而所述微带线导带4上所刻蚀的微带缝隙3，用于提供左手通带所需的左手电容即左手通带所必须的负磁导率效应；而微带线电容和微带线电感用于提供CRLH TL单元A的右手通带效应。所述CRLH TL单元A能有效解决以往CRLH TL单元中左手通带与右手通带难于调节至工作于平衡态的问题。本实施例中，CRLH TL单元A的输入端口与输出端口分别通过微带线接在微带线导带4的左右两侧外端。

本实施例中，如图3所示的一种复合左右手传输线的优化设计方法，包括以下步骤：

步骤一、构建等效电路模型一：首先，构建所述CRLH TL单元A的等效电路模型一。结合图2，所述CRLH TL单元A包括一个串联加载在输入端口与输出端口之间的串联电路一和一个并联加载在所述串联电路一上的并联支路一，所述串联电路一由两个电容2C_g和两个电感L_s/2串接组成，两个所述电感L_s/2分别与输入端口和输出端口相接，且两个所述电容2C_g相串接后串联接在两个所述电感L_s/2之间，所述并联支路一由电容C和并联对地谐振回路一串接组成。所述并联对地谐振回路一包括电容C_P、电容C_K和电感L_P，所述电容C_K和电感L_P串接后并接在电容C_P两端；两个所述电容2C_g的相接点与电容C的一端相接，且所述电容C的另一端分两路，一路经电容C_P后接地，另一路经电感L_P和电容C_K接地；其中，L_s为微带线的电感，C_g为微带缝隙3的缝隙电容，C为微带线导带4与互补开口单环谐振器对2之间所产生的边缘效应对应的电容值和所述微带线的线电容之和，所述并联对地谐振回路一为互补开口单环谐振器对2的等效电路(也就是说，所述并联对地谐振回路一用以等效CSSRRP的复杂效应)；其中，电容2C_g的电容量为电容C_g电容量的2倍，电感L_s/2的电感量为电感L_s电感量的1/2。

步骤二、拟合得出满足设计条件的多组集总电路参数值：根据需设计所述CRLH TL单元A的各项电路性能指标，利用计算机在电路仿真软件中建立步骤一中所构建的等效电路模型一，并相应拟合出为实现上述各项电路性能指标所述等效电路模型一需满足的多组集总电路参数值，且每一组集总电路参数值均包括所述等效电路模型一中电容C、C_g、C_P和C_K以及电感L_s和L_P的数值。此时，步骤一中所构建的等效电路模型一为集总电路，且所述设计条件为所述CRLH TL单元A的各项电路性能指标。综上，实际进行拟合时，在电路仿真软件中建立等效电路模型一并根据电气性能指标优化拟合出所需的集总电路参数值，且拟合出的集总电路参数值为多组。

本实施例中，所述CRLH TL单元A的各项电路性能指标包括复合左右手传输线的工作频段、有效带宽、截止频率、回波损耗、插入损耗、带外选择性、带外易制毒、带外阻带带宽等。本实施例中，所述电路仿真软件为Ansoft Serenade软件。

步骤三、集总电路参数值验证：通过布洛赫分析对步骤二中拟合出的多组集总电路参数值分别进行验证，且对每一组集总电路参数值的验证方法均相同。

实际对任一组集总电路参数值进行验证时，根据此时被验证的该组集总电路参数值对步骤一中所述的CRLH TL单元A进行布洛赫分析，并相应判断得出所述CRLH TL单元A是否满足各项电路性能指标：当所述CRLH TL单元A满足各项电路性能指标时，则该组集总电路参数值为经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值；否则，应对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证，直至在多组所述集总电路参数值中找出一组经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值。

由于步骤二拟合出的集总电路参数值不唯一，即有多组解，因此需对步骤二拟合出的多组集总电路参数值进行验证。本实施例中，由于基于CSSRRP加载的CRLH TL单元(即CRLH TL单元A)的尺寸相对于中心工作频率的波导波长λ_g来说很小(CRLH TL单元A的尺寸小于0.09λ_g)，因此采用Bloch理论对CRLH TL单元A进行分析。

本实施例中，步骤三中根据此时被验证的该组集总电路参数值对步骤一中所述的CRLH TL单元A进行布洛赫分析时，先将该组集总电路参数值中各项数值分别代入所述等效电路模型一，并获得电路参数与该组集总电路参数值一致的CRLH TL单元A，之后再判断该CRLH TL单元A是否满足各项电路性能指标，且其分析及判断过程如下：

3011、右手通带的下限频率计算：令

计算得出所述CRLH TL单元A右手通带的下限频率

当CRLH TL单元A中的串联支路一处于谐振状态时，即当串联支路一的阻抗为0时，可计算得出CRLH TL单元A右手通带的下限频率。

3012、左手通带下边带带外传输零点频率计算：

令

Z_{p} (jw)] = \frac{(1 - ω^{2} L_{p} C_{k})}{jω (C_{p} + C_{k}) - j ω^{3} L_{p} C_{p} C_{k}} + \frac{1}{jωC} = 0

或

Y_{p} (jω) = 1 / Z_{p} (jω) = \frac{jωC [C_{p} + C_{k} - ω^{2} L_{p} C_{p} C_{k}]}{C_{p} + C_{k} + C - ω^{2} L_{p} C_{k} (C_{p} + C)} =

\infty

(此时，并联支路一处于谐振状态时)，计算得出CRLH TL单元A左手通带下边带带外传输零点的频率

3013、左手通带的上限频率计算：令

Z_{p} (jw)] = \frac{(1 - ω^{2} L_{p} C_{k})}{jω (C_{p} + C_{k}) - j ω^{3} L_{p} C_{p} C_{k}} + \frac{1}{jωC} = \infty

或

Y_{p} (jω) = 1 / Z_{p} (jω) = \frac{jωC [C_{p} + C_{k} - ω^{2} L_{p} C_{p} C_{k}]}{C_{p} + C_{k} + C - ω^{2} L_{p} C_{k} (C_{p} + C)} = 0

(此时，互补开口单环谐振器对2处于谐振状态)，计算得出CRLH TL单元A左手通带的上限频率

3014、判断步骤3011中计算得出的

和步骤3013中计算得出的

是否相等：当

与

相等时，进入步骤3015；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证。

实际进行验证时，为使CRLH TL单元A工作于平衡态，即使左手通带与右手通带实现无缝过渡，必须满足

3015、左手通带的下限频率

和右手通带的上限频率

计算及有效带宽确定：令

计算得出CRLH TL单元A左手通带的下限频率和右手通带的上限频率

并根据计算得出的

和

确定出CRLH TL单元A的有效带宽为

式中，

Z_{p} (jw)] = \frac{(1 - ω^{2} L_{p} C_{k})}{jω (C_{p} + C_{k}) - j ω^{3} L_{p} C_{p} C_{k}} + \frac{1}{jωC} .

实际计算CRLH TL单元A左手通带的下限频率

和右手通带的上限频率

时，由于

和

的计算公式较繁琐，可以借助计算机仿真绘图分析，确定

和

3016、判断步骤3015中计算得出的

和是否分别与各项电路性能指标中的下截止频率和上截止频率相同：当且

时，进入步骤3017；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证。

3017、判断步骤3012中计算得出的带外传输零点频率f_T是否处于各项电路性能指标中的带外阻带范围内：当带外传输零点频率f_T处于有效带宽范围内时，进入步骤3018；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证。

3018、根据公式

\cos φ=cos (βl) = 1 + \frac{Z_{s} (jw)}{Z_{p} (jw)}

和

Z_{β} = \sqrt{Z_{s} (jw) [Z_{s} (jw) + 2 Z_{p} (jw)]},

同时结合步骤3015中所确定的有效带宽，判断在有效带宽范围内φ和Z_β是否始终均为实数，并相应判断在频率范围内φ是否始终均为负数：当在有效带宽范围内φ和Z_β均为实数且在

频率范围内φ始终均为负数时，说明该组集总电路参数值为经验证满足设计条件的集总电路参数值；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证。

由于CRLH TL单元A的相移量和Bloch特性阻抗分别由公式

和

决定，实际使用时，只有当传播常数β，也即相移φ和特性阻抗Z_β均为实数时，电磁波才可以传输。

本实施例中，实际进行验证时，步骤3018中当在有效带宽范围内φ和Z_β均为实数且在频率范围内φ始终均为负数时，还需判断该组集总电路参数值中的数值C_g是否改成小于1pF(缝隙提供的电容值通常很小且小于1pF)：当数值C_g不大于1pF时，说明该组集总电路参数值为经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证。

综上，步骤3011至步骤3018中均是通过电路参数回代进行验证的，其电路参数的回代过程均通过在数学计算软件Matlab中编程实现。实际进行验证时，需同时验证φ和Z_β在CRLH TL单元A的有效带宽内是否均为实数且相位φ在有效带宽的低频部分

是否为负值，

与

是否相等从而满足宽频工作所需的平衡条件，

和是否有效落在有效带宽的边缘(即

和

是否为截止频率)，传输零点频率f_T是否落在带外阻带范围内，C_g是否落在缝隙所能提供的电容范围之内(缝隙电容一般不会超过1pF)，上述条件均必须同时满足，被验证的该组集总电路参数值才能验证通过，否则需对下一组集总电路参数值进行验证。

步骤四、物理结构参数确定：根据步骤三中找出的经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值，同时结合微带线导带4所处微带介质板的结构参数和介电常数，对所述CRLH TL单元A中互补开口单环谐振器对2、微带缝隙3和微带线导带4的物理结构参数进行确定。

本实施例中，由于微带电路板包括上层的微带线导带4、中间层的微带介质板以及底层的接地层1，步骤四中所述微带线导带4所处微带介质板的结构参数为所述微带介质板的厚度和相对介电常数，且对互补开口单环谐振器对2和微带缝隙3的物理结构参数进行确定时，根据经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值中的数值C_g、L_P、C_P和C_K，确定互补开口单环谐振器对2中所述谐振环的外环长度b、外环宽度a和环宽d以及所述环间距c和开口的宽度e。根据经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值中的数值C_g，确定微带缝隙3的宽度和高度；同时，根据经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值中的数值L_s，并结合所述微带线导带4的厚度d和介电常数，确定微带线导带4的宽度。因此，为了降低损耗，环间距c的值不宜很大(一般小于1mm)；而开口的宽度e对CRLH TL单元A的传输特性影响更小，初始设计时为方便起见设置为0.3mm，且可用以对CRLH TL单元A的传输特性的最后小幅优化。

实际对物理结构参数进行确定，根据经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值中的数值C_g、L_P、C_P和C_K，通过电磁仿真软件确定互补开口单环谐振器对2中所述谐振环的外环长度b、外环宽度a和环宽d(为满足平衡条件互补开口单环谐振器对2的尺寸关系需满足2a≈b，即)以及所述环间距c和开口的宽度e。根据经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值中的数值C_g，且利用与微带缝隙相关的经验计算公式对微带缝隙3的宽度和高度进行确定。

综上所述，则完成了CRLH TL单元A的优化设计过程，但是此时所设计完成的CRLH TL单元A的物理结构是粗糙且不精确的，因此最后还需考虑对CRLH TL单元A的整体结构进行小幅度优化。

实际应用过程中，可以将两个分别工作在不同频段下的CRLH TL单元A构成双工器，且两个所述CRLH TL单元A分别为CRLH TL单元A一和CRLHTL单元A二。其中，所述CRLH TL单元A一的输入端口和输出端口分别为输入端口三和输出端口三，CRLH TL单元A二的输入端口和输出端口分别为输入端口四和输出端口四，所述输出端口三与输入端口四相接后形成双工器的一个端口，且输入端口三和输出端口四分别为双工器的另外两个端口。

实施例2

如图4所示，本实施例中所述的复合左右手传输线与实施例1中所述CRLH TL单元A不同的是：所述互补开口单环谐振器对2中的两个所述开口单环谐振器呈左右对称布设，且所述开口单环谐振器中的谐振环内部刻蚀有上下两个环形槽，上下两个所述环形槽的结构和尺寸均相同且二者以所述谐振环的中心线为对称轴进行对称布设，上下两个所述环形槽的起始端分别与所述谐振环开口处的两端相接；所述互补开口单环谐振器对2内部所设置所述环形槽的数量为4个，两个所述开口单环谐振器内部所设置的环形槽呈左右对称布设，且所述环形槽为分形几何结构9，4个分形几何结构9组成分形几何单元。所述微带线接地层1、刻蚀在微带线接地层1上的互补开口单环谐振器对2、微带线导带4、刻蚀在微带线导带4上的微带缝隙3和刻蚀在互补开口单环谐振器对2内部的分形几何结构9组成一个基于互补开口单环谐振器对2和分形几何结构9的CRLH TL单元，所述基于互补开口单环谐振器对2和分形几何结构9的CRLH TL单元为CRLHTL单元B。也就是说，上下两个环形槽分别为以所述谐振环开口处的上下两个端头为起始端，且向所述谐振环环内刻蚀而成的延伸槽。

本实施例中，分形几何结构9包括分形曲线一、始端与分形曲线一末端相接的分形曲线二、始端与分形曲线二末端相接的分形曲线三和始端与分形曲线三末端相接的分形曲线四，所述分形曲线一的始端与所述谐振环开口处的一个端头相接；所述分形曲线二、分形曲线三和分形曲线四均为迭代因子IF为1/3且迭代次数为2的Koch分形曲线，所述分形曲线一为迭代因子IF为1/3且迭代次数为1的Koch分形曲线。此时，所述互补开口单环谐振器对2内设置有基于Koch分形曲线的分形几何结构9(即环形延伸槽)，则互补开口单环谐振器对2形成互补延伸开口单环谐振器对(Koch-shaped extended CSSRRP，简称K-ECSSRRP)，因而CRLH TL单元B为基于K-ECSSRRP加载的CRLH TL单元。本实施例中，CRLH TL单元B的输入端口与输出端口分别通过微带线接在微带线导带4的左右两侧外端。

对于CRLH TL单元A来说，通过分形技术，能有效提高左手通带的带外选择特性和抑制深度；实际设计时，通过在互补开口单环谐振器对2(具体是CSSRRP)的内部插入一段延伸的环形槽，并将所述环形槽构建成Koch曲线形状(即分形几何结构9)且保持其它条件不变，则构建成基于K-ECSSRRP的CRLH TL单元B。因而，与CRLH TL单元A相比来说，所述CRLH TL单元B中设置的延长分形槽(即所述环形槽)的长度有效增加了电流路径，从而有效控制了CRLH TL单元的高频传输零点并使其落在了右手通带的截止频率处，从而大大增强了带外谐波抑制深度和选择性。

结合图4所示的CRLH TL单元B，K-ECSSRRP由方形外环(即两个谐振环)和四个结构完全相同的分形延伸小内环组成，分形延伸小内环(即分形几何结构9)的三条边为二次Koch迭代曲线；且为形成单环，分形延伸小内环的第四条边为一次Koch迭代曲线，结合图4所示的CRLH TL单元B工作于GSM波段。

本实施例中，如图6所示的一种复合左右手传输线的优化设计方法，包括以下步骤：

第一步、构建等效电路模型二：首先，构建所述CRLH TL单元B的等效电路模型二。结合图5，所述CRLH TL单元B包括一个串联加载在输入端口与输出端口之间的串联电路二和两个并联加载在所述串联电路二上的并联支路二，所述串联电路二由两个电容2C_g和两个电感L_s/2串接组成，两个所述电感L_s/2分别与输入端口和输出端口相接，且两个所述电容2C_g相串接后串联接在两个所述电感L_s/2之间。两个所述并联支路二的电路结构相接且二者分别为并联支路二A和并联支路二B，所述并联支路二A由电容C₁和并联对地谐振回路二A串接组成，所述并联支路二B由电容C₂和并联对地谐振回路二B串接组成；所述并联对地谐振回路二A包括电容C_P1、电容C_K1和电感L_P1，所述电容C_K1和电感L_P1串接后并接在电容C_P1两端；两个所述电容2C_g的相接点与电容C₁的一端相接，且所述电容C₁的另一端分两路，一路经电容C_P1后接地，另一路经电感L_P1和电容C_K1接地；所述并联对地谐振回路二B包括电容C_P2、电容C_K2和电感L_P2，所述电容C_K2和电感L_P2串接后并接在电容C_P2两端。两个所述电容2C_g的相接点与电容C₂的一端相接，且所述电容C₂的另一端分两路，一路经电容C_P2后接地，另一路经电感L_P2和电容C_K2接地；其中，L_s为微带线的电感，C_g为微带缝隙3的缝隙电容，C₁为微带线导带4与互补开口单环谐振器对2之间相互作用产生的等效电容值和微带线导带4与互补开口单环谐振器对2之间所产生的边缘效应对应的电容值之和，C₂为微带线导带4与分形几何单元之间相互作用产生的等效电容值和微带线导带4与分形几何单元之间所产生的边缘效应对应的电容值之和，所述并联对地谐振回路二A为互补开口单环谐振器对2的等效电路(也就是说，所述并联对地谐振回路二A用以等效CSSRRP的复杂效应)，所述并联对地谐振回路二B为所述分形几何单元的等效电路(也就是说，所述并联对地谐振回路二B用以等效所述分形几何单元的复杂效应)；其中，电容2C_g的电容量为电容C_g电容量的2倍，电感L_s/2的电感量为电感L_s电感量的1/2。

将图5与图2进行比较可见，二者电路原理基本上相同，但是在图6所示的等效电路模型二与图2所示的等效电路模型一相比，等效电路模型二明显增加了一个的传输零点，调节恰当可以用来提高器件的带外选择特性和谐波抑制深度和带宽。

第二步、拟合得出满足设计条件的多组集总电路参数值：根据需设计所述CRLH TL单元B的各项电路性能指标，利用计算机在电路仿真软件中建立第一步中所构建的等效电路模型二，并相应拟合出为实现上述各项电路性能指标所述等效电路模型二需满足的多组集总电路参数值，且每一组集总电路参数值均包括所述等效电路模型二中电容C₁、C₂、C_g、C_P1、C_K1、C_P2和C_K2以及电感L_s、L_P1和L_P2的数值。此时，步骤一中所构建的等效电路模型二为集总电路，且所述设计条件为所述CRLH TL单元B的各项电路性能指标。因而实际进行拟合时，在电路仿真软件中建立等效电路模型二，并根据电气性能指标优化拟合出所需的集总电路参数值，且所拟合出的集总电路参数值为多组。

本实施例中，所述电路仿真软件为Ansoft Serenade软件。所述CRLHTL单元B的各项电路性能指标包括复合左右手传输线的工作频段、有效带宽、截止频率、回波损耗、插入损耗、带外选择性、带外易制毒、带外阻带带宽等。

第三步、集总电路参数值验证：通过布洛赫分析对第二步中拟合出的多组集总电路参数值分别进行验证，且对每一组集总电路参数值的验证方法均相同。

实际对任一组集总电路参数值进行验证时，根据此时被验证的该组集总电路参数值对第一步中所述的CRLH TL单元B进行布洛赫分析，并相应判断得出所述CRLH TL单元B是否满足各项电路性能指标：当所述CRLH TL单元B满足各项电路性能指标时，则该组集总电路参数值为经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值；否则，应对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证，直至在多组所述集总电路参数值中找出一组经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值。

由于第二步拟合出的集总电路参数值不唯一，即有多组解，因此需对第二步拟合出的多组集总电路参数值进行验证。本实施例中，由于基于K-ECSSRRP加载的CRLH TL单元(即CRLH TL单元B)的尺寸相对于中心工作频率的波导波长λ_g来说很小(其中，图4中工作于GSM波段的CRLH TL单元B的尺寸只有0.107λ_g)，其中λ_g为CRLH TL单元工作于中心工作频率所对应的波导波长，因此可采用Bloch理论对CRLH TL单元B进行分析。

本实施例中，第三步中根据此时被验证的该组集总电路参数值对第一步中所述的CRLH TL单元B进行布洛赫分析时，先将该组集总电路参数值中各项数值分别代入所述等效电路模型二，并获得与该组集总电路参数值相对应的CRLH TL单元B，之后再判断与该组集总电路参数值相对应的CRLHTL单元B是否满足各项电路性能指标，且其分析及判断过程如下：

3021、右手通带的下限频率计算：令

计算得出所述CRLH TL单元B右手通带的下限频率

当CRLH TL单元B中的串联支路二处于谐振状态时，即当串联支路二的阻抗＝0时，可计算得出CRLH TL单元B右手通带的下限频率。

和

计算得出CRLH TL单元B左手通带下边带带外传输零点的频率f_T1和右手通带上边带传输零点的频率f_T2。

当并联支路二A和并联支路二B分别处于谐振时，可计算得左手通带下边带带外传输零点和右手通带的上边带传输零点频率。

3023、左手通带的上限频率计算：

令

Y (jw) = Y_{p 1} (jw) + Y_{p 2} (jw) = \frac{jω C_{1} [C_{p 1} + C_{k 1} - ω^{2} L_{p 1} C_{p 1} C_{k 1}]}{C_{p 1} + C_{k 1} + C_{1} - ω^{2} L_{p 1} C_{k 1} (C_{p 1} + C_{1})} + \frac{jω C_{2} [C_{p 2} + C_{k 2} - ω^{2} L_{p 2} C_{p 2} C_{k 2}]}{C_{p 2} + C_{k 2} + C_{2} - ω^{2} L_{p 2} C_{k 2} (C_{p 2} + C_{2})} = 0,

计算得出CRLH TL单元B左手通带的上限频率

当K-ECSSRRP处于谐振状态时，并联支路二A和并联支路二B所组成并联支路的阻抗无穷大，可计算得到左手通带的上限频率

的计算公式。

3024、判断步骤3021中计算得出的和步骤3023中计算得出的

是否相等：当与

相等时，进入步骤3025；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证。

实际进行验证时，为使CRLH TL单元B工作于平衡态，则需使左手通带与右手通带实现无缝过渡，必须满足

3025、左手通带的下限频率

和右手通带的上限频率

计算及有效带宽确定：令

计算得出CRLH TL单元B左手通带的下限频率

和右手通带的上限频率

并根据计算得出的和

确定出CRLH TL单元B的有效带宽为

式中，Z_p(jw)＝Z_p1(jw)//Z_p2(jw)(即Z_p1(jw)和Z_p2(jw)相并接后的电阻值)即，其中

Z_{p 1} (jw)] = \frac{(1 - ω^{2} L_{p 1} C_{k 1})}{jω (C_{p 1} + C_{k 1}) - j ω^{3} L_{p 1} C_{p 1} C_{k 1}} + \frac{1}{jω C_{1}},

Z_{p 2} (jw) = \frac{(1 - ω^{2} L_{p 2} C_{k 2})}{jω (C_{p 2} + C_{k 2}) - j ω^{3} L_{p 2} C_{p 2} C_{k 2}} + \frac{1}{jω C_{2}} .

实际计算CRLH TL单元B左手通带的下限频率

和右手通带的上限频率

时，由于

和

的计算公式较繁琐，可以借助计算机仿真绘图分析，确定

和

3026、判断步骤3025中计算得出的

和

且

时，进入步骤3027；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证。

3027、判断步骤3022中计算得出的左手通带下边带带外传输零点的频率f_T1和右手通带上边带传输零点的频率f_T2是否均处于各项电路性能指标中的带外阻带范围内：当左手通带下边带带外传输零点的频率f_T1和右手通带上边带传输零点的频率f_T2均处于有效带宽范围内时，进入步骤3028；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证。

3028、根据公式

\cos φ=cos (βl) = 1 + \frac{Z_{s} (jw)}{Z_{p} (jw)}

和

Z_{β} = \sqrt{Z_{s} (jw) [Z_{s} (jw) + 2 Z_{p} (jw)]},

频率范围内φ是否始终均为负数：当在有效带宽范围内φ和Z_β均为实数且在频率范围内φ始终均为负数时，说明该组集总电路参数值为经验证满足设计条件的集总电路参数值；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证。

由于CRLH TL单元B的相移量和Bloch特性阻抗分别由公式

和

决定，实际使用时，只有当传播常数φ和特性阻抗Z_β均为实数时，电磁波才可以传输。

步骤3021至步骤3028中所用的参数值C₁、C₂、C_g、C_P1、C_K1、C_P2、C_K2、L_s、L_P1和L_P2，分别为此时被验证的该组集总电路参数值的各项数值。

本实施例中，实际进行验证时，步骤3028中当在有效带宽范围内φ和Z_β均为实数且在

频率范围内φ始终均为负数时，还需判断该组集总电路参数值中的数值C_g是否不大于1pF：当数值C_g不大于1pF时，说明该组集总电路参数值为经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证。

综上，步骤3021至步骤3028中均是通过电路参数回代进行验证的，其电路参数的回代过程均通过在数学计算软件Matlab中编程实现。实际进行验证时，需同时验证φ和Z_β在CRLH TL单元B的有效带宽内是否均为实数且φ在有效带宽的低频部分是否均为负值，

与

是否相等从而满足宽频工作所需的平衡条件，

和

是否有效落在有效带宽的边缘(即

和

是否为截止频率)，传输零点频率f_T1和f_T2。是否落在带外阻带范围内，C_g是否落在缝隙所能提供的电容范围之内(缝隙电容一般不会超过1pF)，上述条件均必须同时满足，被验证的该组集总电路参数值才能验证通过，否则需对下一组集总电路参数值进行验证。

第四步、物理结构参数确定：根据第三步中找出的经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值，同时结合微带线导带4的结构参数和介电常数，对所述CRLH TL单元A中互补开口单环谐振器对2、微带缝隙3、微带线导带4和分形几何结构9的物理结构参数进行确定。

实际设计过程中，通过仿真研究K-ECSSRRP的主要几何结构参数(所述谐振环的外环长度b、外环宽度a和环宽d以及所述环间距c和开口的宽度e)的变化对其工作频率及传输特性的影响发现：当2a≤b时，随着a的增大，左手通带与右手通带均向低频方向移动，且两通带之间的阻带内反射损耗与插入损耗逐渐减小，直至2a≈b时阻带消失，此时CRLH TL单元B工作于准平衡态。同样条件下，随着b的减小，左手通带与右手通带均向高频方向移动，且阻带内的反射损耗与插入损耗逐渐减小，直至2a≈b时形成通带。验证了基于CSSRRP加载的CRLH TL单元A的固有平衡条件是CSSRRP的两条边物理长度满足近似相等。当a和b增大时，L_p与C_P均增大，由公式

可知：左手通带下边带带外传输零点必向低频方向移动。同时研究表明c值对频段的影响较a与b的影响要小，但对其传输特性影响较大。当c值很小逐渐增大时，CRLH TL单元B左手通带向高频方向移动而右手通带向低频方向移动但幅度较小，两通带逐渐靠拢，当达到某一零界值时，CRLH TL单元B的阻带消失并工作于平衡态；c值再增大时，K-ECSSRRP作用减弱，通带内插损变大。因此，为了降低损耗，环间距c的值不宜很大(小于1mm)；而开口的宽度e对CRLH TL单元B的传输特性影响更小，初始设计时为方便起见设置为0.3mm，且可用以对CRLH TL单元B的传输特性的最后小幅优化。

本实施例中，步骤四中述微带线导带4的结构参数为微带线导带4的厚度d，且对互补开口单环谐振器对2和微带缝隙3的物理结构参数进行确定时，根据经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值中的数值C_g、L_P、C_P和C_K，确定互补开口单环谐振器对2中所述谐振环的外环长度b、外环宽度a和环宽d以及所述环间距c和开口的宽度e。根据经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值中的数值C_g，确定微带缝隙3的宽度和高度；同时，根据经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值中的数值L_s，并结合微带线导带4的厚度和介电常数，确定微带线导带4的宽度。

实际对物理结构参数进行确定，根据经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值中的数值L_P1、C_P1和C_K1，通过电磁仿真软件确定互补开口单环谐振器对2中所述谐振环的外环长度b、外环宽度a和环宽d(为满足平衡条件互补开口单环谐振器对2的尺寸关系需满足2a≈b，即

)以及环间距c和开口的宽度e。同时，根据经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值中的数值L_P2、C_P2和C_K2，确定分形几何结构9的尺寸。根据经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值中的数值C_g，且利用与微带缝隙相关的经验计算公式对微带缝隙3的宽度和高度进行确定。

综上所述，则完成了CRLH TL单元B的优化设计过程，但是此时所设计完成的CRLH TL单元B的物理结构是粗糙且不精确的，因此最后还需考虑对CRLH TL单元B的整体结构进行小幅度优化。

综上所述，为保证一定的带宽，将CRLH TL单元B设计为工作于平衡态时，其设计过程是根据步骤3021至步骤3028中所述的方法确定CRLH TL单元B的物理结构，此处事先给定K-ECSSRRP的形状为矩形以及为满足平衡条件的尺寸关系(2a≈b)。

实际应用过程中，可以将两个分别工作在不同频段下的如图4所示的CRLH TL单元B构成双工器，且两个所述CRLH TL单元B分别为CRLH TL单元B一和CRLH TL单元B二。所述CRLH TL单元B一的输入端口和输出端口分别为输入端口一和输出端口一，CRLH TL单元B二的输入端口和输出端口分别为输入端口二和输出端口二，所述输出端口一与输入端口二相接后形成双工器的一个端口，且输入端口一和输出端口二分别为双工器的另外两个端口。

本实施例中，CRLH TL单元B的仿真分析及双工器的制作都采用介电常数为3.38，厚度为0.5mm的美国RT/duroid 4003C板材。

实施例3

本实施例中，如图7所示的CRLH TL单元B与实施例2中图4所示CRLHTL单元B不同之处在于：所述CRLH TL单元B中还刻蚀有4个用于调整CRLH TL单元B工作频率的斜槽10，4个所述斜槽10的结构和尺寸均相同，且4个所述斜槽10的起始端分别与4个分形几何结构9中分形曲线四的末端相接，4个所述斜槽10以所述CRLH TL单元B的中心线为对称线进行对称布设。本实施例中，K-ECSSRRP同样由方形外环和四个结构完全相同的分形延伸小内环组成，但内环的第四条边延伸了一条倾斜直线槽(即所述斜槽)，用于调节频率。

本实施例中，如图7所示的CRLH TL单元B工作于2.2GHz，且其尺寸只有0.106λ_g，如图7所示CRLH TL单元B的等效电路模型和优化设计方法均与实施例2中图4所示CRLH TL单元B的等效电路模型和优化设计方法。

如图8所示，将工作在不同频段下的两个CRLH TL单元B构成双工器，且两个所述CRLH TL单元B分别为如图4所示且工作于GSM波段的CRLH TL单元B五和如图7所示且工作于2.2GHz的CRLH TL单元B六，所述CRLH TL单元B五的输入端口和输出端口分别为输入端口五和输出端口五，CRLH TL单元B六的输入端口和输出端口分别为输入端口六和输出端口六，所述输出端口五与输入端口六相接后形成双工器的一个端口(即port1)，且输入端口五和输出端口六分别为双工器的另外两个端口(即port2和port3)。结合图9和图10，图9给出了工作于GSM波段的CRLH TL单元B的电磁与电路仿真S参数示意图，图10给出了工作于2.2GHz的CRLH TL单元B的电磁仿真S参数示意图。需要说明的是，图9中给出的电路仿真结果是为了验证等效电路的正确性，而图10中给出的CRLH TL单元B的电磁仿真结果是为了方便对比。由图9和图10可以看出，与CRLH TL单元A相比，基于分形和左手混合技术的CRLH TL单元B(包括工作于GSM波段和2.2GHz的CRLH TL单元B)的带外抑制深度和带宽(分别在2.28-3.7GHz和2.82-4.13GHz抑制深度大于20dB)，均得到了明显改善且只有一个平衡的复合通带。分形延伸环的引入使CRLH TL单元B的通带中心工作频率，由CRLHTL单元A中的2.7GHz下降到CRLH TL单元B中的1.8GHz(下降比例达到33％)，也即减小了CRLH TL单元的电尺寸。同时，电磁仿真结果与等效电路仿真结果完全吻合，提取得到的详细电路参数为：L_s＝31.2nH，C_g＝0.26pF，C₁＝6.74pF，C_k1＝351.4pF，C_p1＝0.59pF，L_p1＝4.26nH，C₂＝1.33pF，C_k2＝2.16pF，C_p2＝0.1pF，L_p2＝4.84nH。电磁仿真结果显示：工作于GSM波段的CRLH TL单元B，在通带上边带有两个传输零点。注意：第三个高频传输零点是结构所固有的且由CRLH TL单元B的右手周期特性引起的，所以没有在电路模型中进行等效。而分形延伸小环的引入有效降低了该频率，其与新增加的第二个传输零点相互靠近促成了CRLH TL单元B的宽阻带谐波抑制特性。

为进一步验证基于CRLH TL单元B的左手特性(负折射率和负传播常数)，此处对工作于GSM波段的CRLH TL单元B进行了电磁参数提取，图11给出了对工作于GSM波段的CRLH TL单元B基于仿真S参数提取得到的折射率与传播常数示意图，图12给出了对工作于GSM波段的CRLH TL单元B基于仿真S参数提取得到的有效磁导率和介电常数示意图。观察图11可知，工作于GSM波段的CRLH TL单元B在1.53-2.05GHz范围内折射率的虚部近似为零，在1.53-1.79GHz范围内折射率和传播常数的实部均为负(即左手通带)，而在1.79-2.05GHz范围内折射率和传播常数均为正(即右手通带)。另外，工作于GSM波段的CRLH TL单元B在1.79GHz频点处实现了左手通带到右手通带的无缝过渡即复合通带。同时，K-ECSSRRP在电谐振附近的负介电常数效应是左手通带形成的根本原因。

由于所述CRLH TL单元B的通带矩形度好、带外谐波抑制能力强，因而可直接用来合成双工器，其双工器结构详见图8。图8中，工作于GSM波段的CRLH TL单元B外接端口2(即port2)，工作于2.2GHz的CRLH TL单元B外接端口3(即port3)；而外接端口1(即port1)的传输线宽度为标准50Ω的微带线宽度，用于匹配特性阻抗为50Ω的同轴SMA接头。图13给出了如图8所示双工器的仿真S参数示意图。由图13可知，双工器能很好的工作于1.8GHz和2.2GHz，在中心频率处的回波损耗分别为16.6dB和33.8dB，插入损耗为分别0.5dB和0.2dB，10dB阻抗带宽分别为220MHz和320MHz。在2.77-3.63GHz范围内阻带抑制深度大于20dB。

Claims

1.一种复合左右手传输线，其特征在于：包括刻蚀在微带线接地层(1)上的互补开口单环谐振器对(2)和刻蚀在所述微带线导带(4)上的微带缝隙(3)，所述微带缝隙(3)位于互补开口单环谐振器对(2)的正上方；所述互补开口单环谐振器对(2)包括两个结构和尺寸均相同且呈对称布设的开口单环谐振器，所述开口单环谐振器为刻蚀在微带线接地层(1)上且一侧中部带有开口的谐振环，两个所述开口单环谐振器中的两个所述开口布设在互补开口单环谐振器对(2)的正中部；所述微带线接地层(1)、刻蚀在微带线接地层(1)上的互补开口单环谐振器对(2)、微带线导带(4)和刻蚀在微带线导带(4)上的微带缝隙(3)组成一个基于互补开口单环谐振器对(2)的CRLH TL单元，所述基于互补开口单环谐振器对(2)的CRLH TL单元为CRLH TL单元A。

2.按照权利要求1所述的复合左右手传输线，其特征在于：所述谐振环的形状为矩形，且

式中b为所述谐振环的长度，a为所述谐振环的宽度。

3.按照权利要求1或2所述的复合左右手传输线，其特征在于：所述互补开口单环谐振器对(2)中的两个所述开口单环谐振器呈左右对称布设，且所述开口单环谐振器中的谐振环内部刻蚀有上下两个环形槽，上下两个所述环形槽的结构和尺寸均相同且二者以所述谐振环的中心线为对称轴进行对称布设，上下两个所述环形槽的起始端分别与所述谐振环开口处的两端相接；所述互补开口单环谐振器对(2)内部所设置所述环形槽的数量为4个，两个所述开口单环谐振器内部所设置的环形槽呈左右对称布设，且所述环形槽为分形几何结构(9)，4个分形几何结构(9)组成分形几何单元；所述微带线接地层(1)、刻蚀在微带线接地层(1)上的互补开口单环谐振器对(2)、微带线导带(4)、刻蚀在微带线导带(4)上的微带缝隙(3)和刻蚀在互补开口单环谐振器对(2)内部的分形几何结构(9)组成一个基于互补开口单环谐振器对(2)和分形几何结构(9)的CRLH TL单元，所述基于互补开口单环谐振器对(2)和分形几何结构(9)的CRLH TL单元为CRLH TL单元B。

4.按照权利要求3所述的复合左右手传输线，其特征在于：所述分形几何结构(9)包括分形曲线一、始端与分形曲线一末端相接的分形曲线二、始端与分形曲线二末端相接的分形曲线三和始端与分形曲线三末端相接的分形曲线四，所述分形曲线一的始端与所述谐振环开口处的一个端头相接；所述分形曲线二、分形曲线三和分形曲线四均为迭代因子IF为1/3且迭代次数为2的Koch分形曲线，所述分形曲线一为迭代因子IF为1/3且迭代次数为1的Koch分形曲线。

5.按照权利要求4所述的复合左右手传输线，其特征在于：所述CRLHTL单元B中还刻蚀有4个用于调整CRLH TL单元B工作频率的斜槽(10)，4个所述斜槽(10)的结构和尺寸均相同，且4个所述斜槽(10)的起始端分别与4个分形几何结构(9)中分形曲线四的末端相接，4个所述斜槽(10)以所述CRLH TL单元B的中心线为对称线进行对称布设。

6.一种由权利要求3所述复合左右手传输线制成的双工器，其特征在于：包括两个分别工作在不同频段下的CRLH TL单元B，且两个所述CRLHTL单元B分别为CRLH TL单元B一和CRLH TL单元B二；所述CRLH TL单元B一的输入端口和输出端口分别为输入端口一和输出端口一，CRLH TL单元B二的输入端口和输出端口分别为输入端口二和输出端口二，所述输出端口一与输入端口二相接后形成双工器的一个端口，且输入端口一和输出端口二分别为双工器的另外两个端口。

7.一种对如权利要求1所述复合左右手传输线进行设计的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、构建等效电路模型一：首先，构建所述CRLH TL单元A的等效电路模型一；所述CRLH TL单元A包括一个串联加载在输入端口与输出端口之间的串联电路一和一个并联加载在所述串联电路一上的并联支路一，所述串联电路一由两个电容2C_g和两个电感L_s/2串接组成，两个所述电感L_s/2分别与输入端口和输出端口相接，且两个所述电容2C_g相串接后串联接在两个所述电感L_s/2之间，所述并联支路一由电容C和并联对地谐振回路一串接组成；所述并联对地谐振回路一包括电容C_P、电容C_K和电感L_P，所述电容C_K和电感L_P串接后并接在电容C_P两端；两个所述电容2C_g的相接点与电容C的一端相接，且所述电容C的另一端分两路，一路经电容C_P后接地，另一路经电感L_P和电容C_K接地；其中，L_s为微带线的电感，C_g为微带缝隙(3)的缝隙电容，C为微带线导带(4)与互补开口单环谐振器对(2)之间所产生的边缘效应对应的电容值和所述微带线的线电容之和，所述并联对地谐振回路一为互补开口单环谐振器对(2)的等效电路；其中，电容2C_g的电容量为电容C_g电容量的2倍，电感L_s/2的电感量为电感L_s电感量的1/2；

步骤四、物理结构参数确定：根据步骤三中找出的经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值，同时结合微带线导带(4)所处微带介质板的结构参数和介电常数，对所述CRLH TL单元A中互补开口单环谐振器对(2)、微带缝隙(3)和微带线导带(4)的物理结构参数进行确定。

8.按照权利要求7所述的复合左右手传输线的设计方法，其特征在于：步骤三中根据此时被验证的该组集总电路参数值对步骤一中所述的CRLHTL单元A进行布洛赫分析时，先将该组集总电路参数值中各项数值分别代入所述等效电路模型一，并获得与该组集总电路参数值相对应的CRLH TL单元A，之后再判断与该组集总电路参数值相对应的CRLH TL单元A是否满足各项电路性能指标，且其分析及判断过程如下：

3011、右手通带的下限频率计算：令

计算得出所述CRLH TL单元A右手通带的下限频率

3012、左手通带下边带带外传输零点频率计算：

令

Z_{p} (jw)] = \frac{(1 - ω^{2} L_{p} C_{k})}{jω (C_{p} + C_{k}) - j ω^{3} L_{p} C_{p} C_{k}} + \frac{1}{jωC} = 0

或

Y_{p} (jω) = 1 / Z_{p} (jω) = \frac{jωC [C_{p} + C_{k} - ω^{2} L_{p} C_{p} C_{k}]}{C_{p} + C_{k} + C - ω^{2} L_{p} C_{k} (C_{p} + C)} =

\infty,

计算得出CRLH TL单元A左手通带下边带带外传输零点的频率

f_{T} = \frac{1}{2 π} \sqrt{\frac{C_{p} + C_{k} + C}{(L_{p} C_{k} (C_{p} + C)}};

3013、左手通带的上限频率计算：令

Z_{p} (jw)] = \frac{(1 - ω^{2} L_{p} C_{k})}{jω (C_{p} + C_{k}) - j ω^{3} L_{p} C_{p} C_{k}} + \frac{1}{jωC} = \infty

或

Y_{p} (jω) = 1 / Z_{p} (jω) = \frac{jωC [C_{p} + C_{k} - ω^{2} L_{p} C_{p} C_{k}]}{C_{p} + C_{k} + C - ω^{2} L_{p} C_{k} (C_{p} + C)} = 0,

计算得出CRLH TL单元A左手通带的上限频率

f_{LH}^{H} = \frac{1}{2 π} \sqrt{\frac{C_{p} + C_{k}}{L_{p} C_{k} C_{p}}};

3014、判断步骤3011中计算得出的

和步骤3013中计算得出的

是否相等：当与

相等时，进入步骤3015；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证；

3015、左手通带的下限频率

和右手通带的上限频率

计算及有效带宽确定：令

计算得出CRLH TL单元A左手通带的下限频率

和右手通带的上限频率

并根据计算得出的和

确定出CRLH TL单元A的有效带宽为

式中，

Z_{p} (jw)] = \frac{(1 - ω^{2} L_{p} C_{k})}{jω (C_{p} + C_{k}) - j ω^{3} L_{p} C_{p} C_{k}} + \frac{1}{jωC};

3016、判断步骤3015中计算得出的

和

且

3017、判断步骤3012中计算得出的带外传输零点频率f_T是否处于各项电路性能指标中的带外阻带范围内：当带外传输零点频率f_T处于有效带宽范围内时，进入步骤3018；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证；

3018、根据公式

\cos φ=cos (βl) = 1 + \frac{Z_{s} (jw)}{Z_{p} (jw)}

和

Z_{β} = \sqrt{Z_{s} (jw) [Z_{s} (jw) + 2 Z_{p} (jw)]},

频率范围内φ始终为均负数时，说明该组集总电路参数值为经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值；否则，说明该组集总电路参数值不能被验证通过，需对多组所述集总电路参数值中下一组被验证的集总电路参数值进行验证；

9.一种对如权利要求3所述复合左右手传输线进行设计的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

第一步、构建等效电路模型二：首先，构建所述CRLH TL单元B的等效电路模型二；所述CRLH TL单元B包括一个串联加载在输入端口与输出端口之间的串联电路二和两个并联加载在所述串联电路二上的并联支路二，所述串联电路二由两个电容2C_g和两个电感L_s/2串接组成，两个所述电感L_s/2分别与输入端口和输出端口相接，且两个所述电容2C_g相串接后串联接在两个所述电感L_s/2之间；两个所述并联支路二的电路结构相接且二者分别为并联支路二A和并联支路二B，所述并联支路二A由电容C₁和并联对地谐振回路二A串接组成，所述并联支路二B由电容C₂和并联对地谐振回路二B串接组成；所述并联对地谐振回路二A包括电容C_P1、电容C_K1和电感L_P1，所述电容C_K1和电感L_P1串接后并接在电容C_P1两端；两个所述电容2C_g的相接点与电容C₁的一端相接，且所述电容C₁的另一端分两路，一路经电容C_P1后接地，另一路经电感L_P1和电容C_K1接地；所述并联对地谐振回路二B包括电容C_P2、电容C_K2和电感L_P2，所述电容C_K2和电感L_P2串接后并接在电容C_P2两端；两个所述电容2C_g的相接点与电容C₂的一端相接，且所述电容C₂的另一端分两路，一路经电容C_P2后接地，另一路经电感L_P2和电容C_K2接地；其中，L_s为微带线的电感，C_g为微带缝隙(3)的缝隙电容，C₁为微带线导带(4)与互补开口单环谐振器对(2)之间相互作用产生的等效电容值和微带线导带(4)与互补开口单环谐振器对(2)之间所产生的边缘效应对应的电容值之和，C₂为微带线导带(4)与分形几何单元之间相互作用产生的等效电容值和微带线导带(4)与分形几何单元之间所产生的边缘效应对应的电容值之和，所述并联对地谐振回路二A为互补开口单环谐振器对(2)的等效电路，所述并联对地谐振回路二B为所述分形几何单元的等效电路；其中，电容2C_g的电容量为电容C_g电容量的2倍，电感L_s/2的电感量为电感L_s电感量的1/2；

第四步、物理结构参数确定：根据第三步中找出的经过验证满足所述设计条件的集总电路参数值，同时结合微带线导带(4)的结构参数和介电常数，对所述CRLH TL单元B中互补开口单环谐振器对(2)、微带缝隙(3)、微带线导带(4)和分形几何结构(9)的物理结构参数进行确定。

10.按照权利要求9所述的复合左右手传输线设计方法，其特征在于：第三步中根据此时被验证的该组集总电路参数值对第一步中所述的CRLHTL单元B进行布洛赫分析时，先将该组集总电路参数值中各项数值分别代入所述等效电路模型二，并获得与该组集总电路参数值相对应的CRLH TL单元B，之后再判断与该组集总电路参数值相对应的CRLH TL单元B是否满足各项电路性能指标，且其分析及判断过程如下：

3021、右手通带的下限频率计算：令