一种基于超材料技术的多频段波导滤波器制造技术

本发明专利技术公开一种基于超材料技术的多频段波导滤波器，包括矩形波导、第一金属柱和第二金属柱，所述矩形波导的两端设置有开口的所述输入端口和所述输出端口；所述第一金属柱和所述第二金属柱设置在所述矩形波导底部，且设置于所述输入端口和所述输出端口之间；所述第一金属柱和所述第二金属柱呈周期性排列，并沿所述矩形波导的纵向交替排布；本发明专利技术基于超材料技术的多频段波导滤波器利用超材料技术实现滤波功能，结构简单紧凑，设计过程简单，并不需要复杂的多频段滤波器等效电路设计及其微波电路实现，体积小，重量轻，便于电子系统实现小型化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超材料技术的多频段波导滤波器
本专利技术涉及多频段滤波
，具体涉及一种基于超材料技术的多频段波导滤波器。
技术介绍
随着微波技术的不断发展，无线电系统和设备快速增多，电磁环境呈现日益复杂化的态势，电子系统内部的电磁自扰，电子系统间的电磁互扰等问题逐渐增多。特别是，受到例如汽车、舰船、飞机和卫星等载荷平台的空间限制，多个工作于不同频段，具有不同功能的电子系统往往同时工作于一个狭小的空间，这要求电子系统可以有效抑制多个频段的电磁干扰，给电子系统的抗干扰设计提出了更高的要求。在电子系统中引入滤波器是一种有效提高电子系统抗干扰性能的方法。为使电子系统可以抑制多个频段的电磁干扰，要求滤波器具备多频段滤波能力。现有的滤波器大多采用等效电路设计来实现滤波效果，不同形式的微波传输线均可实现滤波功能。常见的微波传输线有微带线、带状线和金属波导等。但现有滤波器中的等效电路设计较为复杂，随着工作频段的不断提高，介质损耗越发增加，同时影响电子系统的小型化设计。鉴于上述缺陷，本专利技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本专利技术。
技术实现思路
为解决上述技术缺陷，本专利技术采用的技术方案在于，提供一种基于超材料技术的多频段波导滤波器，包括矩形波导、第一金属柱和第二金属柱，所述矩形波导的两端设置有开口的所述输入端口和所述输出端口；所述第一金属柱和所述第二金属柱设置在所述矩形波导底部，且设置于所述输入端口和所述输出端口之间；所述第一金属柱和所述第二金属柱呈周期性排列，并沿所述矩形波导的纵向交替排布。较佳的，所述输入端口和所述输出端口之间设置有若干横槽和横筋，所述横槽和所述横筋在所述矩形波导底部均匀交替设置；各所述横槽内均设置有若干所述第一金属柱，各所述横筋上均设置有若干所述第二金属柱；且同一所述横槽内的所述第一金属柱等距设置；同一所述横筋上的所述第二金属柱等距设置。较佳的，所述第一金属柱设置在所述横槽中心线位置处，所述第二金属柱设置在所述横筋中心线位置处。较佳的，在所述输入端口和所述输出端口位置处均设置有金属内壁，所述第一金属柱的第一上表面、所述第二金属柱的第二上表面与所述金属内壁处于同一平面，从而形成不连续金属面。较佳的，所述第一金属柱、所述第二金属柱的横截面均为正方形。较佳的，所述基于超材料技术的多频段波导滤波器的设置参数包括工作频段、低频抑制频段和二个以上高频抑制频段；根据所述工作频带和所述低频抑制频段中最高频率确定所述矩形波导的横截面尺寸；根据所述高频抑制频段确定所述第一金属柱和所述第二金属柱的尺寸。较佳的，所述矩形波导的尺寸选择范围为；0.5λ≤a≤λ，0＜b≤0.5λ其中，λ为所述工作频段的工作频率波长；a为所述矩形波导横截面的长度尺寸；b为所述矩形波导横截面的高度尺寸。较佳的，所述矩形波导的尺寸需满足条件；a≤0.5λstop1H其中，λstop1H为低频抑制频段中最高频率的波长，a为所述矩形波导横截面的长度尺寸。较佳的，所述高频抑制频段包括第一高频阻带和第二高频阻带，所述第一高频阻带的频率小于所述第二高频阻带的频率，所述第一金属柱的高度尺寸为所述第一高频阻带中心频率的四分之一波长；所述第二金属柱的高度尺寸为所述第二高频阻带中心频率的四分之一波长。与现有技术比较本专利技术的有益效果在于：1，本专利技术基于超材料技术的多频段波导滤波器利用超材料技术实现滤波功能，结构简单紧凑，设计过程简单，并不需要复杂的多频段滤波器等效电路设计及其微波电路实现，体积小，重量轻，便于电子系统实现小型化；2，本专利技术实现工作频带外三频段的抑制，表现为一个低频段的高通滤波和两个高频段的带阻滤波，在工作频段上低损耗传输电磁波的同时对三个抑制频段的抑制度均可达40dB以上；3，本专利技术基于超材料技术的多频段波导滤波器为全金属结构，加工工艺成熟，可靠性高，应用范围广。附图说明图1为本专利技术基于超材料技术的多频段波导滤波器的立体结构图；图2为本专利技术基于超材料技术的多频段波导滤波器的俯视剖面图；图3为本专利技术基于超材料技术的多频段波导滤波器的侧视剖面图；图4为本专利技术基于超材料技术的多频段波导滤波器实施例一中宽带传输特性的仿真结果图。图中数字表示：1-矩形波导；2-第一金属柱；3-第二金属柱；4-第一上表面；5-第二上表面；6-端口内壁；7-输入端口；8-输出端口；9-不连续金属面；10-上部金属内壁；11-横槽；12-横筋。具体实施方式以下结合附图，对本专利技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。如图1、图2、图3所示，图1为本专利技术基于超材料技术的多频段波导滤波器的立体结构图；图2为本专利技术基于超材料技术的多频段波导滤波器的俯视剖面图；图3为本专利技术基于超材料技术的多频段波导滤波器的侧视剖面图。所述基于超材料技术的多频段波导滤波器包括矩形波导1以及呈周期性交替分布于所述矩形波导1底部的第一金属柱2和第二金属柱3。所述矩形波导1设置有输入端口7和输出端口8，所述输入端口7和所述输出端口8为开口设置；电子系统通过所述输入端口7接入并通过所述输出端口8接出。所述输入端口7和所述输出端口8之间设置有若干横槽11和横筋12，所述横槽11和所述横筋12在所述矩形波导1底部均匀交替设置。各所述横槽11内均设置有若干所述第一金属柱2，各所述横筋12上均设置有若干所述第二金属柱3；且同一所述横槽11内的所述第一金属柱2等距设置；同一所述横筋12上的所述第二金属柱3等距设置。所述第一金属柱2设置在所述横槽11中心线位置处，所述第二金属柱3设置在所述横筋12中心线位置处，即所述第一金属柱2到所述横槽11两边缘线等距，所述第二金属柱3到所述横筋12两边缘线等距；从而实现所述第一金属柱2和所述第二金属柱3的周期性交替分布。所述矩形波导横截面的长度尺寸为a、高度尺寸为b。所述第一金属柱2的横截面为正方形，所述横截面边长为W1，所述第一金属柱2的高度尺寸为h1；所述第一金属柱2之间的周期性间隔，即所述横槽11宽度尺寸为P1。所述第二金属柱3的横截面为正方形，所述横截面边长为W2，所述第二金属柱3的高度尺寸为h2；所述第二金属柱3之间的周期性间隔，即所述横筋12宽度尺寸为P2。在所述输入端口7和所述输出端口8位置处均设置有端口内壁6，所述第一金属柱2的第一上表面4、所述第二金属柱3的第二上表面5与所述端口内壁6处于同一平面，从而形成不连续金属面9。本专利技术所述基于超材料技术的多频段波导滤波器的设置参数一般包括工作频段、低频抑制频段和二个以上高频抑制频段。所述矩形波导1横截面尺寸的选取与所述工作频段、所述低频抑制频段相关。所述第一金属柱2和所述第二金属柱3的尺寸选取与所述高频抑制频段相关。具体设计时，需要给出技术指标，通常为工作频段、干扰抑制频段以及抑制度要求，根据技术指标，进行相应的多频段波导滤波器设计。所述矩形波导1的上部金属壁、左右金属壁和所述不连续金属面9构成具有矩形截面的电磁波传输空间。在所述工作频带，所述不连续金属面9表现为近似理想电导体，整个所述电磁波传输空间的性质与传统矩形波导管相似，可以高效传输电磁波；在所述低频抑制频带，所述不连续金属面9仍然表现为近似理想电导体，整个所述电磁波传输空间的性质与传统矩形波导管相似，但此时，干扰电磁波的频段位于矩形波导管的截至频率以下，利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超材料技术的多频段波导滤波器，其特征在于，包括矩形波导、第一金属柱和第二金属柱，所述矩形波导的两端设置有开口的所述输入端口和所述输出端口；所述第一金属柱和所述第二金属柱设置在所述矩形波导底部，且设置于所述输入端口和所述输出端口之间；所述第一金属柱和所述第二金属柱呈周期性排列，并沿所述矩形波导的纵向交替排布。

【技术特征摘要】
1.一种基于超材料技术的多频段波导滤波器，其特征在于，包括矩形波导、第一金属柱和第二金属柱，所述矩形波导的两端设置有开口的所述输入端口和所述输出端口；所述第一金属柱和所述第二金属柱设置在所述矩形波导底部，且设置于所述输入端口和所述输出端口之间；所述第一金属柱和所述第二金属柱呈周期性排列，并沿所述矩形波导的纵向交替排布。2.如权利要求1所述的基于超材料技术的多频段波导滤波器，其特征在于，所述输入端口和所述输出端口之间设置有若干横槽和横筋，所述横槽和所述横筋在所述矩形波导底部均匀交替设置；各所述横槽内均设置有若干所述第一金属柱，各所述横筋上均设置有若干所述第二金属柱；且同一所述横槽内的所述第一金属柱等距设置；同一所述横筋上的所述第二金属柱等距设置。3.如权利要求2所述的基于超材料技术的多频段波导滤波器，其特征在于，所述第一金属柱设置在所述横槽中心线位置处，所述第二金属柱设置在所述横筋中心线位置处。4.如权利要求1所述的基于超材料技术的多频段波导滤波器，其特征在于，在所述输入端口和所述输出端口位置处均设置有端口内壁，所述第一金属柱的第一上表面、所述第二金属柱的第二上表面与所述端口内壁处于同一平面，从而形成不连续金属面。5.如权利要求1所述的基于超材料技术的多频段波导滤波器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑治，汪伟，金谋平，张洪涛，冯森，陈明，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽,34