本实用新型专利技术公开了一种具有谐振单元人工等离激元型微波带通滤波器。包括介质板(1)，介质板(1)的一个表面上设有金属微带(2)，另一个表面上设有金属地(3)；所述的金属微带(2)包括微带波导段(4)，微带波导段(4)经过渡段(5)与人工表面等离激元段(6)连接；所述的微带波导段(4)连接有阶跃阻抗加载谐振单元(8)；所述的人工表面等离激元段(6)上分布有V型槽(7)。本实用新型专利技术具有低传输损耗、避免电磁场强烈反射和抗电磁干扰能力强的特点。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种通讯领域用的滤波器，特别是一种具有谐振单元人工等离激元型微波带通滤波器。
技术介绍
当今大数据时代，随着信息的需求量成爆炸式的增长，移动通讯领域要求能制造出集成度更高的微波器件，然而随着高频集成电路尺寸的不断缩小，技术上出现了一系列问题，例如当微波器件的尺寸小到一定的程度，器件的电磁干扰噪声，RC延迟等达到极限导致器件工作不稳定，因此现有的微波器件已不能适应当今大规模微波集成电路的发展。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种具有阶跃型谐振单元加载的具有谐振单元人工等离激元型微波带通滤波器。本技术具有低传输损耗、避免电磁场强烈反射和抗电磁干扰能力强的特点。本技术的技术方案：一种具有谐振单元人工等离激元型微波带通滤波器，包括介质板，介质板的一个表面上设有金属微带，另一个表面上设有金属地；所述的金属微带包括微带波导段，微带波导段经过渡段与人工表面等离激元段连接；所述的微带波导段连接有阶跃阻抗加载谐振单元；所述的人工表面等离激元段上分布有V型槽。前述的具有谐振单元人工等离激元型微波带通滤波器中，所述的V型槽的槽口宽度w1的取值为1.0～4.0mm，槽深Ch1的取值为3～6mm，槽型周期p为3～8mm。前述的具有谐振单元人工等离激元型微波带通滤波器中，金属地边缘为，满足X2/(L1+L2+L3/2)2+Y2/(h+g+2w-a)2＝1椭圆方程的曲线；其中a为曲线形状系数，其取值为15～35；h为金属微带宽度，其取值为8～15mm；g为金属微带与金属地间距，其取值为0.3～1mm，w为留白宽度，其取值为10～25mm，L1为微带波导段的长度，其取值为2～10mm，L2为过渡段长度，20～40mm，L3为人工表面等离激元段的长度，其取值为90～110mm。前述的具有谐振单元人工等离激元型微波带通滤波器中，所述的阶跃阻抗加载谐振单元的第一段LR1的长度为8～15mm，宽度为1～3mm，第二段LR2的长度为8～12mm，宽度为5～10mm。前述的具有谐振单元人工等离激元型微波带通滤波器中，所述的过渡段上设有深度渐变的V型槽。与现有技术相比，本技术在微带波导段(以下用其长度符号L1替代)上设置阶跃阻抗加载谐振单元；通过该结构，能够有效调节滤波器的阻带范围和带外特性。由于电磁场在L1中为准TEM模式传播，在人工表面等离激元段(以下用其长度符号L3替代)中为SSPPs模式传播，如直接将L1和L3连接，会因电磁场模式和阻抗不匹配出现强烈的微波电场反射；本技术在L1和L3间设置过渡段(以下用其长度符号L2替代)，且在L2背面设置金属地，金属地边缘为满足X2/(L1+L2+L3/2)2+Y2/(h+g+2w-a)2＝1椭圆方程的曲线，通过该结构，实现了电磁场在L1和L3中传播的平稳过渡，充分减少了微波电场反射，避免了输出端电磁场出现严重衰减，有效降低了电磁场的传输损耗；申请人通过大量实验发现，当椭圆方程的曲线中a的取值范围在15～35间时，其微波电场的反射最小；不仅如此，本技术在L2上还设有深度渐变的V型槽；通过该结构，可进一步实现准TEM模式向SSPPs模式的过渡，减少微波电场反射。本技术通过在L3上设置一系列的V型槽；通过该结构，使得电磁场在传输时被束缚在V型槽周围，从而大大降低了多条传输线传输时因间距太小而出现的电磁干扰，使得抗干扰能力大大增强，同时也增强了高密度微波集成电路工作时的稳定性，不仅如此，因抗电磁干扰能力大大增强，本技术还能减小微波集成电路的金属微带间的间距以实现器件的小型化，因而能更好地适应当今大规模微波集成电路的发展。本技术还能通过调节V型槽的几何尺寸来调控微波传输线的截止频率和电磁场分布，同时调整电磁波的束缚效果，申请人在进行大量试验后发现，当槽口宽度w1的取值为1.0～4.0mmmm、槽深Ch1的取值为3～6mm、V型槽周期p为3～8mm时，V型槽对电磁场具有很好的束缚效果。为了更好地证明本技术的有益效果，申请进行了如下实验：申请人设计一个具有SIR(阶跃阻抗)谐振单元的人工等离激元型带通滤波器样品，样品的参数如表1。表1微波滤波器样品各部分参数(单位：mm)结构名称符号尺寸微带波导段长度L15过渡段长度L230人工表面等离激元段长度L3103阶跃阻抗加载谐振单元第一段长、宽LR112、2阶跃阻抗加载谐振单元第一段长、宽LR210、7曲线形状系数a31.5V型槽槽口宽度w12.0V型槽槽深Ch14.5V型槽槽型周期p5.0留白宽度w15金属微带宽度h10金属微带与地间距(介质板厚度)g0.5该样品的介质板采用介电常数为2.65的基片，对该样品的滤波特性曲线经时域有限差分计算如图3所示，图3中S11为滤波器反射系数，S21为滤波器传输系数，该样品为带通滤波，其-3dB通带为2.0725GHz到6.5976GHz，样品在整个通带内反射系数小于-10dB，纹波抖动低于1.4dB。设计一个不含过渡段L2的滤波器，其介质板的介电常数同为2.65；对该滤波器的反射特性曲线经时域有限差分计算，计算结果如图4所示，由图4得知，该滤波器通带内反射系数大大超过-10dB。由图3和图4对比可知，该样品的反射特性得到有效改善。滤波器样品在1.3GHz频段工作时，其电场主要分布于SIR阶跃谐振器上，此时，谐振器吸收了绝大部分输入的微波能量，使得几乎没有微波信号沿SSPPs波导传输，这即是SIR谐振器在S21曲线上可引入一个传输零点的原理。通过引入该传输零点，可以使滤波器变成一个带通滤波器，并且，通过调节SIR谐振器的几何尺寸可以调控该传输零点在S21曲线上的位置，而通过调节V型槽的几何尺寸可以控制滤波器在上阻带的截止频率的位置。因此，本滤波器具有通带范围和带外抑制特性灵活可控的特点。图5是普通传输线和样品的色散特性对比图；其中图中的A为普通传输线的色散特性，B为样品的色散特性。由图5可知该样品的滤波特性得到很好的优化。附图说明图1是本技术的正面结构示意图；图2是本技术的背面结构示意图；图3是样品的S参数曲线图。图4是不采用过渡段的S参数曲线图；图5是普通传输线和样品的色散特性对比图；其中图中的A为普通传输线的色散特性，B为样品的色散特性。附图中的标记为：1-介质板，2-金属微带，3-金属地，4-微带波导段，5-过渡段，6-人工表面等离激元段,7-V型槽，8-阶跃阻抗加载谐振单元。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的说明，但并不作为对本技术限制的依据。实施例。一种具有谐振单元人工等离激元型微波带通滤波器，构成如图1和2所示，包括介质板1，介质板1的一个表面上设有金属微带2，另一个表面上设有金属地3；所述的金属微带2包括微带波导段4，微带波导段4经过渡段5与人工表面等离激元段6连接；所述的微带波导段4连接有阶跃阻抗加载谐振单元8；所述的人工表面等离激元段6上分布有V型槽7。前述的V型槽7的槽口宽度w1的取值为1.0～4.0mm，槽深Ch1的取值为3～6mm，槽型周期p为3～8mm。前述的金属地3的边缘为，满足X2/(L1+L2+L3/2)2+Y2/(h+g+2w-a)2＝1椭圆方程的曲线；其中a为曲线形状系数，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有谐振单元人工等离激元型微波带通滤波器，其特征在于：包括介质板(1)，介质板(1)的一个表面上设有金属微带(2)，另一个表面上设有金属地(3)；所述的金属微带(2)包括微带波导段(4)，微带波导段(4)经过渡段(5)与人工表面等离激元段(6)连接；所述的微带波导段(4)连接有阶跃阻抗加载谐振单元(8)；所述的人工表面等离激元段(6)上分布有V型槽(7)。
【技术特征摘要】
1.一种具有谐振单元人工等离激元型微波带通滤波器，其特征在于：包括介质板(1)，介质板(1)的一个表面上设有金属微带(2)，另一个表面上设有金属地(3)；所述的金属微带(2)包括微带波导段(4)，微带波导段(4)经过渡段(5)与人工表面等离激元段(6)连接；所述的微带波导段(4)连接有阶跃阻抗加载谐振单元(8)；所述的人工表面等离激元段(6)上分布有V型槽(7)。2.根据权利要求1所述的具有谐振单元人工等离激元型微波带通滤波器，其特征在于：所述的V型槽(7)的槽口宽度w1的取值为1.0～4.0mm，槽深Ch1的取值为3～6mm，槽型周期p为3～8mm。3.根据权利要求1或2所述的具有谐振单元人工等离激元型微波带通滤波器，其特征在于：金属地(3)边缘为，满足X2/(L1+L2+L3/2)2+Y2/(h...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡明哲，曾志伟，纪登辉，尹跃，
申请(专利权)人：六盘水师范学院，
类型：新型
国别省市：贵州;52
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