一种基于人工表面等离子体的平行耦合滤波器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于人工表面等离子体的平行耦合滤波器，它属于微波技术领域使用的带通滤波器，特别涉及平面结构以及人工表面等离子体超材料。其组成包括：介质基板（1）、平行耦合谐振器(2)，所述的平行耦合谐振器印刷在介质基板上表面，所述的平行耦合谐振器由三条长方形钻孔金属带构成，相邻两条金属带的间隙为g，间隔距离为w。本实用新型专利技术结构简单，体积小巧，加工方便，成本低；通过改变平行耦合谐振器的尺寸和位置，可以调整中心频率和带宽，解决超宽带通信系统同频干扰的问题。

A parallel coupled filter based on artificial surface plasmon

The utility model discloses a parallel coupling filter based on the artificial surface plasma, which belongs to the band pass filter used in the microwave technology field, especially relates to the plane structure and the artificial surface plasma metamaterial. It includes: a substrate (1), parallel coupled resonator (2), the parallel coupled resonators printed on the dielectric substrate surface, parallel coupled resonator comprises three rectangular hole metal band structure, two adjacent metal band gap is g, the interval distance is w. The utility model has the advantages of simple structure, compact size, convenient processing and low cost. By changing the size and location of the parallel coupled resonator, the center frequency and bandwidth can be adjusted, and the problem of the same frequency interference in the UWB communication system can be solved.

【技术实现步骤摘要】
一种基于人工表面等离子体的平行耦合滤波器
本技术属于微波
使用的带通滤波器，特别涉及平面结构以及人工表面等离子体超材料。
技术介绍
表面等离子体激元（SurfacePlasmonPolarions，简称SPPs），是在金属与介质(通常是空气)界面上的一种电子和光子的混合激发态，是被约束在金属与介质面的附近范围内传输的表面波。由于SPPs能够突破衍射极限的限制,可以实现对电磁场次波长的束缚，因此广泛应用于生物医疗检测、近场光学显微镜、光电子、太阳能光电和纳米光子学等方面。但是在微波频段内，金属表现为完美电导体(PEC)，在与介质界面上不存在SPPs，其等离子频率一般存在于可见光和紫外波段。2004年，英国帝国理工大学的Pendry教授从理论上提出了人工表面等离子体（spoofSPPs）的全新概念。2005年，Hibbins等人在微波频段上用实验证实了spoofSPPs现象。平面结构，比如共面波导、微带线、基片集成波导等，具有小型化、集成化、易于加工、与其它有源电路元件易于兼容等优点，目前得到了广泛的应用。微波滤波器，主要是用在发射端前级或者接收端的后级，用于滤除高频信号，获得理想低频信号。微波滤波器在噪声和杂散信号抑制方面起重要作用，如今，微波滤波器已不仅仅应用于通信领域，而且广泛应用于RF和微波产品，如雷达，无线局域网，微波通信链路，电子电路，微波测量电路，无线传感器和控制等成为了各电子设备中不可或缺的器件，其性能也影响着整个系统的质量。传统的微波滤波器由阶跃阻抗结构和缺陷地结构等。相比于传统的微波滤波器，本技术中基于人工表面等离子体的平行耦合滤波器，具有高约束性、易于集成和可调节性等优点。本技术中的平行耦合滤波器含有两个通带，其通带一的相对分数带宽为6.8%，中心频率为5.9GHz，在5.7GHz至6.1GHz的通带范围内，其插入损耗在-3dB以上；其通带二的相对分数带宽为2.3%，中心频率为17.1GHz，在16.9GHz至17.3GHz的通带范围内，其插入损耗在-3dB以上,在微波通信和系统中，这些特征对于过滤表面等离子体极化波非常重要。
技术实现思路
本技术设计了一种基于人工表面等离子体的平行耦合滤波器。本平行耦合滤波器基于平面结构的spoofSPPs，含有两个通带，其通带一的相对分数带宽为6.8%，中心频率为5.9GHz，在5.7GHz至6.1GHz的通带范围内，其插入损耗在-3dB以上；其通带二的相对分数带宽为2.3%，中心频率为17.1GHz，在16.9GHz至17.3GHz的通带范围内，其插入损耗在-3dB以上。专利技术的滤波器具有结构简单紧凑、易于集成、可调性高、约束性好等优良特性，满足了微波器件小型化、集成化的要求，可以广泛地应用于微波系统中。本专利技术所述的技术方案是：一种基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器，其特征是：包括介质基板、平行耦合谐振器，所述的平行耦合谐振器印刷在介质基板上表面，所述的平行耦合谐振器由三条长方形钻孔金属带构成，相邻两条金属带的间隙为g，间隔距离为w。本专利技术所述的有益效果是：1、本专利技术所述的滤波器结构单层印刷电路板工艺即可实现，结构简单紧凑、体积小巧、加工方便、成本低。2、本专利技术所述的平行耦合谐振器结构，通过调节谐振器尺寸调整通带带宽和中心频率，实现超宽带通信系统相互兼容协同通信。3、本专利技术所设计的滤波器，生产成本低廉，便于批量生产。附图说明图1为本技术平行耦合滤波器的俯视图；图2为长方形周期孔的示意图；图3为平行耦合谐振器结构的示意图。图4为本技术平行耦合滤波器的仿真结果图。以上图片中含有：1：介质基板；2：平行耦合谐振器。具体实施方式为使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐明本技术。具体实施：如图1所示：一种基于人工表面等离子体的平行耦合滤波器，其组成包括：介质基板、平行耦合谐振器，所述的平行耦合谐振器印刷在介质基板上表面，所述的平行耦合谐振器由三条长方形钻孔金属带构成，相邻两条金属带的间隙为g，间隔距离为w。所述的介质基板厚度为0.05mm，相对介电常数为3.3,10GHz损耗角为0.03.所述的平行耦合谐振器由三条长方形钻孔金属带构成，单条金属带包含4个周期的长方形圆形孔，长方形孔的宽度a、深度b、周期p、高度h分别为2mm、4mm、5mm和5mm，如图3所示。基于微波网络的理论，耦合部分能够用四端口网络来描述，具体关系表示式如下：其中k为耦合系数，z是耦合部分的长度。由于结构具有对称性，因此耦合部分的分析，我们仅仅只要考虑一半即可，即：耦合部分的S参数矩阵我们可以推断为：我们观察在特定的情况下，传输系数S11的值为零，也就是说spoofSPPs能够在耦合部分传播，处于导通状态，从而实现带通，通过数值仿真计算，得出的S参数曲线结果，如图4所示。所述的平行耦合谐振器相邻两条金属带的间隙g为0.3mm，间隔距离w为3.5mm。图4为技术滤波器的S参数曲线图，从图中可以看出，其含有两个通带，其通带一的相对分数带宽为6.8%，中心频率为5.9GHz，在5.7GHz至6.1GHz的通带范围内，其插入损耗在-3dB以上；其通带二的相对分数带宽为2.3%，中心频率为17.1GHz，在16.9GHz至17.3GHz的通带范围内，其插入损耗在-3dB以上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于人工表面等离子体的平行耦合滤波器，其组成包括：介质基板、平行耦合谐振器，平行耦合谐振器印刷在介质基板上表面，所述的平行耦合谐振器位于介质基板的中间地带，平行耦合谐振器由三条同等形状的长方形钻孔金属带构成，最上方的长方形钻孔金属带的左侧与基板边缘重合，中间的长方形钻孔金属带的左侧与上方的长方形钻孔金属带的左侧的间隔为w，同样，下方的长方形钻孔金属带的左侧与中间的长方形钻孔金属带的左侧间的间隔也是w，每两条相邻金属条带间的上下间隙为g，这里的g为0.3mm，w为3.5mm。

【技术特征摘要】
1.一种基于人工表面等离子体的平行耦合滤波器，其组成包括：介质基板、平行耦合谐振器，平行耦合谐振器印刷在介质基板上表面，所述的平行耦合谐振器位于介质基板的中间地带，平行耦合谐振器由三条同等形状的长方形钻孔金属带构成，最上方的长方形钻孔金属带的左侧与基板边缘重合，中间的长方形钻孔金属带的左侧与上方的长方形钻孔金属带的左侧的间隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖丙刚，孔胜，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33