极化和大角度入射不敏感双波段带通滤波器制造技术

极化和大角度入射不敏感双波段带通滤波器，其包括第一结构化金属层、两层分别覆盖于所述第一结构化金属层的上下面的介质层和两层完全等同的、分别覆盖于所述介质层一面的第二结构化金属层；所述第一结构化金属层开设多个各自正方排列的、不同尺寸的第一圆形孔和第二圆形孔，且各自为最近邻四个圆形孔组成的正方形块的中心；所述第二结构化金属层为两相互嵌套的同心金属方环谐振单元周期排列构成的金属表面。本发明专利技术滤波器具有极化不敏感、大角度入射和通带选择性好的优良特性，而且几何结构设计简单，便于加工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种极化和大角度入射不敏感双波段带通滤波器，属于微波

技术介绍
双波段滤波器能够让两个频段的电磁波同时通过，具有双通带特性，便于在实际中的应用。徐蓉蓉等设计了一种微波段的加载电容的双波段带通滤波器，在传统的谐振单元中接入不同电容值的电容器，两种不同的电容器对应两个谐振频段，这样组合到一起便构成了双波段带通滤波器。但是由于电容器的接入，使得整个滤波器的加工特别的繁琐而且不便于实际应用。本专利技术一种双波段带通滤波器同时工作在两个频段，性能稳定，兼有通带选择性好、极化方式不敏感、大角度入射稳定、插入损耗低等优点，能够很好的应用于实际中，比如双通带天线罩的制作等。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种极化和大角度入射不敏感双波段带通滤波器。该种滤波器具有极化不敏感、大角度入射和通带选择性好的优良特性，而且几何结构设计简单，便于加工。为实现上述目的，采用如下的技术方案：极化和大角度入射不敏感双波段带通滤波器，其包括第一结构化金属层、两层分别覆盖于所述第一结构化金属层的上下面的介质层和两层完全等同的、分别覆盖于所述介质层一面的第二结构化金属层；所述第一结构化金属层开设多个各自正方排列的、不同尺寸的第一圆形孔和第二圆形孔，且各自为最近邻四个圆形孔组成的正方形块的中心；所述第二结构化金属层为两相互嵌套的同心金属方环谐振单元周期排列构成的金属表面。优选地，所述第一、第二结构化金属层所用材料为铜。优选地，所述介质层选用的材料为聚四氟乙烯玻璃纤维布层压板(F4B)，所述F4B的相对介电常数εr=2.65、损耗角正切tanδ=0.001。优选地，所述第一圆形孔直径大于所述第二圆形孔直径。优选地，所述第一圆形孔的直径为8.4mm，所述第二圆形孔的直径为3mm。优选地，所述相互嵌套的两同心金属方环中外环的外边长为9.6mm，宽度为0.8mm，内环的外边长为7mm，宽度为0.5mm，所述两方环间距为0.5mm。优选地，所述第一、第二结构化金属层的厚度均为0.025mm，所述两介质层的厚度均为1.5mm。优选地，所述两最近邻第一圆形孔或两第二圆形孔的孔心距为10mm。极化和大角度入射不敏感双波段带通滤波器，其包括第一结构化金属层、两层分别覆盖于所述第一结构化金属层的上下面的介质层和两层完全等同的、分别覆盖于所述介质层的第二结构化金属层；所述第一结构化金属层开设多个各自正方排列的、不同尺寸的第一圆形孔和第二圆形孔，且各自为最近邻四个圆形孔组成的正方形的中心；所述第二结构化金属层为两相互嵌套的同心金属方环谐振单元周期排列构成的金属表面。与现有技术相比，本专利技术具有如下优势：1、本专利技术极化和大角度入射不敏感双波段带通滤波器可同时工作在两个独立的微波频段，而且每个频段都具有高透波的特性。2、本专利技术极化和大角度入射不敏感双波段带通滤波器结构简单，只需先在一块PCB板一面刻蚀所述第一结构化金属层，周期性的刻蚀所述第一和第二圆形孔，对面刻蚀第二结构化金属层。再在另一块PCB板一面刻上所述第二结构化金属层，并将其对面的金属刻蚀掉，然后再把两块PCB板子中心相对叠加在一起即可。3、本专利技术极化和大角度入射不敏感双波段带通滤波器易于加工，成本低，普通的制造工艺即可完成。附图说明图1是本专利技术双波段带通滤波器单元结构透视图。图2是本专利技术双波段带通滤波器的第一结构化金属层的一个平面示意图及单元结构。图3是本专利技术双波段带通滤波器的第二结构化金属层的一个平面示意图及单元结构。图4是本专利技术双波段带通滤波器在电磁波垂直入射时TE、TM两种极化方式下仿真透射谱和吸收谱。图5是本专利技术双波段带通滤波器在TE极化方式下电磁波多角度（0°-40°）入射所得的透射谱。图6是本专利技术双波段带通滤波器在TM极化方式下电磁波多角度（0°-40°）入射所得的透射谱。图7本专利技术双波段带通滤波器单元结构分离仿真透射谱。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释。如图1所示，本专利技术双通带滤波器一个单元结构透视图，对应的一个第一结构化金属层单元结构、两个完全等同的第二结构化金属层单元结构以及两个介质层构成一个滤波器单元结构，整个滤波器包含25×25个分别沿x、y两个方向周期排列的滤波器单元结构。所述第一结构化金属层单元结构由所述第一圆形孔和最近邻的四个四分之一第二圆形孔构成。所述第二结构化金属层单元结构由两相互嵌套的同心金属方环构成。如图2所示，所述第一结构化金属层开设多个第一圆形孔和第二圆形孔（图中黑色部分表示金属层，采用材料铜，白色部分为第一、二圆形孔）。所述第一圆形孔和第二圆形孔各自呈正方排列，在平面内周期展开，且各自为最近邻四个圆形孔组成的正方形的中心。所述第一圆形孔的直径大于第二圆形孔直径，且第一圆形孔的直径为8.4mm，第二圆形孔的直径为3mm。所述两最近邻第一圆形孔或两第二圆形孔的孔心距为10mm。如图3所示，所述第二结构化金属层为两相互嵌套的同心金属方环谐振单元周期排列构成的金属表面。所述第二结构化金属层所采用的材料亦为铜，两个相互嵌套的同心金属方环中外环的外边长为9.6mm，宽度为0.8mm，内环的外边长为7mm，宽度为0.5mm，所述两方环间距为0.5mm。本实施例中，所述第一、第二结构化金属层所用材料为铜（也可为其他金属材料如金、银等），所述介质层材料为聚四氟乙烯玻璃纤维布层压板(F4B)，所述F4B的相对介电常数εr=2.65、损耗角正切tanδ=0.001。利用三维电磁仿真软件CST进行仿真，按照上述结构参数设置，在软件中建立如图1所示滤波器结构单元模型。其中滤波器结构单元的长度和宽度均为10mm，即为所述第一或第二圆形孔孔心距。在x方向加上电场E,y方向加上磁场H，整个电磁波垂直入射到滤波器表面，如图1所示。仿真得到本专利技术极化和大角度入射不敏感双波段带通滤波器透射系数S21和反射系数S11跟电磁波频率f的变化曲线。如图4所示，为本专利技术双通带滤波器在电磁波垂直入射时TE、TM两种极化方式下仿真透射谱线和吸收谱线。由于滤波器结构具有旋转对称性，所以两种极化方式下所得到的谱线是一样的。从图中我们可以看出，在微波频段0-12GHz频段中出现了两个透射高、反射低的通带，其他部分则透射低、反射高，形成阻带。这就是说，本专利技术双波段带通滤波器具有双通带的特性，而且两个通带的透过率也很高，带外抑制也好。在实际应用中，我们不仅要考虑滤波器在电磁波垂直入射时的性能表现，还要考虑在电磁波多角度入射情况下的性能表现。如图5、图6所示，为本专利技术双波段带通滤波器在TE、TM两种极化方式下电磁波多角度（0°-40°）入射所得的透射谱。从图中我们看出，不论电磁波是TE极化方式还是TM极化方式，两种极化方式下所得滤波器透射性能均很稳定，两个通带均不会产生“红移”或“蓝移”，甚至到了40o两个通带的透过率依然很高。这就是说，本专利技术双波段带通滤波器不仅跟入射电磁波极化方式（TE极化、TM极化）无关，而且在电磁波大角度入射下依然表现出本文档来自技高网...

【技术保护点】
极化和大角度入射不敏感双波段带通滤波器，其特征在于：包括第一结构化金属层、两层分别覆盖于所述第一结构化金属层的上下面的介质层和两层完全等同的、分别覆盖于所述介质层一面的第二结构化金属层；所述第一结构化金属层开设多个各自正方排列的、不同尺寸的第一圆形孔和第二圆形孔，且各自为最近邻四个圆形孔组成的正方形块的中心；所述第二结构化金属层为两相互嵌套的同心金属方环谐振单元周期排列构成的金属表面。

【技术特征摘要】
1.极化和大角度入射不敏感双波段带通滤波器，其特征在于：包括第一结构化金属层、两层分别覆盖于所述第一结构化金属层的上下面的介质层和两层完全等同的、分别覆盖于所述介质层一面的第二结构化金属层；所述第一结构化金属层开设多个各自正方排列的、不同尺寸的第一圆形孔和第二圆形孔，且各自为最近邻四个圆形孔组成的正方形块的中心；所述第二结构化金属层为两相互嵌套的同心金属方环谐振单元周期排列构成的金属表面。
2.根据权利要求1所述的极化和大角度入射不敏感双波段带通滤波器，其特征在于：所述第一、第二结构化金属层所用材料为铜。
3.根据权利要求1所述的极化和大角度入射不敏感双波段带通滤波器，其特征在于：所述介质层为聚四氟乙烯玻璃纤维布层压板(F4B)。
4.根据权利要求1所述的极化和大角度入射不敏感双波段带通滤波器，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国欣，张岳，王珂，逯明昊，吕国庆，娄赵伟，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32