[發明專利]人工表面等離子激元型微波帶通濾波器

在審

• 申請號: 201610269345.6
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN105789790A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 胡明哲
• 申請（專利權）人: 六盤水師范學院
• 主分類號: H01P1/203
• 分類號: H01P1/203
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

技術領域

本發明涉及微波濾波器技術領域，特別涉及一種人工表面等離子激元型微波帶通濾波器。

背景技術

表面等離子激元(surfaceplasmonpolaritons,SPPs)是一種沿金屬-電介質界面傳播的表面電磁波。隨著當今微波集成電路集成度的不斷提高，出現了一系列技術問題，例如當電路中線與線的間距小到一定的程度，就會出現線與線間的電磁噪聲干擾，導致微波電路或微波器件工作不穩定。

而人工表面等離子激元(Spoofsurfaceplasmonpolaritons,SSPPs)電路能把微波電場局域在亞波長尺寸，從而具有很好的抗電磁干擾能力，能很好地滿足下一代微波通信器件的要求。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種人工表面等離子激元型傳輸線構成的微波帶通濾波器，這種傳輸線濾波器除了可以解決一種濾波器的選擇方案，它還可以解決當電路中線與線的間距小到一定的程度，就會出現線與線間的電磁噪聲干擾，導致微波電路或微波器件工作不穩定的情況。

為解決以上問題，本發明采用的技術方案如下：一種人工表面等離子激元型微波帶通濾波器，包括介質板、金屬地和金屬微帶；該濾波器采用三段式結構，第一段為共面波導段，用于實現微波信號的輸入或輸出；第二段為共面波導段轉人工等離子激元波導段的過渡段，用于實現電磁場模式的漸變作用；第三段為人工等離子激元波導段，用于微波信號的亞波長傳輸，并利用其色散效應實現微波截止頻率；其中，共面波導段經過渡段與人工等離子激元波導段連接；第二段和第三段均采用子母復合槽結構，即在母槽內開設周期性的、鏡像對稱的且平行的子槽結構來調控微波濾波器的通帶及帶外特性。

作為優選，所述的第一段其長度為L1，取值為1～12mm。

作為優選，所述的第二段為其長度為L2，取值為5～60mm。

作為優選，所述的第三段其長度為L3，取值為10～200mm。

作為優選，所述的第二段和第三段中充當金屬地的開口曲線在笛卡爾坐標系中采用以下的曲線方程實現電磁場的阻抗與模式匹配:

x＝L1+L2*t，y＝h/2+g+w*(exp(a*t)-1)/(expa-1)；

式中L1為共面波導段長度，L2為過渡段長度，h為主金屬微帶的寬度，g為主金屬微帶到曲線地的間隙，w為金屬地的寬度，a為指數曲線形狀系數，a的取值范圍5～20。

作為優選，所述的子槽結構為2～100個。

本發明的有益效果：一種人工表面等離子激元型微波帶通濾波器，該濾波器采用三段式結構。第一段為共面波導段，第二段為共面波導段轉人工表面等離激元SSPPs的過渡段，第三段為SSPPs段。其中SSPPs段采用了一種新型的子母復合槽結構，通過母槽內開設周期性的、鏡像對稱的、平行的子槽結構，可以進一步提高電磁場亞波長束縛效益，使得SSPPs濾波器的阻帶特性更為優異。本發明的結構，通過調節母槽內子槽的個數及幾何尺寸可以精確的調控濾波器的通帶范圍和阻帶抑制特性，特別是開設子槽結構并不增大濾波器的整體幾何尺寸，在保證小型化的同時進一步優化了微波帶通濾波器的濾波特性。

本發明所提供的這種新型人工表面等離激元(SSPPs)型微波濾波器可廣泛地應用于L波段～X波段的微帶電路、微波基站及雷達等通訊系統中，具有極大的工程實用價值。

附圖說明

圖1為人工表面等離激元(SSPPs)型微波濾波器的結構圖；(1)介質板，(2)子槽，(3)金屬地(邊緣曲線為指數函數)，(4)共面波導段，(5)過渡段，(6)母槽，(7)金屬微帶；共面波導段(4)經過渡段(5)與人工等離子激元波導段連接；

圖2為SSPPs微波濾波器S21參數隨子槽數的變化趨勢；

圖3為子槽數為20時，微波濾波器的S參數特性曲線圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發明做進一步詳細說明。

本發明設計了一種新型的人工表面等離激元(SSPPs)型微波濾波器，特別是具有子母復合槽結構的微波帶通濾波器。通過調節濾波器母槽內子槽的個數及其幾何尺寸都可以精確的調控濾波器的通帶范圍和阻帶抑制特性，特別是開設子槽結構并不增大濾波器的整體幾何尺寸，在保證小型化的同時進一步優化了本帶通濾波器的濾波特性。