一种具有吸波功能的微波波段带通滤波器制造技术

本发明专利技术涉及一种具有吸波功能的微波波段带通滤波器，属于无线通信和新型人工电磁材料技术领域。其包括：多个正方形的滤波单元，所述滤波单元由4个呈正方形设置的吸收单体拼接而成，吸收单体包括：位于底层的金属滤波层，其厚度为17～36μm；位于中间层的介质层，其厚度为2～6mm；位于表层且金属材质的耦合层，其厚度为17～36μm；其中，耦合层的中部设有通孔并将耦合层分成两部分，且耦合层呈对称结构；相邻的两个吸收单体的通孔方向垂直。本发明专利技术结构可以在S波段的高频部分或C波段的低频部分有透射，而在C波段的高频部分和X、Ku波段有很多吸收波段，从而大大提高了信噪比。

【技术实现步骤摘要】
一种具有吸波功能的微波波段带通滤波器
本专利技术涉及一种具有吸波功能的微波波段带通滤波器，属于无线通信和新型人工电磁材料

技术介绍
在现代通信系统中，带通滤波器是很重要的一类器件，如何提高带通滤波器的性能一直是非常重要的研究内容。常规的带通滤波器是让工作频段有很高的透射率，而工作频段以外的电磁波主要是被反射掉，虽然这部分电磁波信号不能通过带通滤波器，但是这些被反射的电磁波信号存在于通信系统中，会降低信噪比(signaltonoiseratio)。通常的超材料电磁波吸收器都是由金属-介质-金属组成的三层结构，其底面都是连续的金属膜，金属膜的厚度大于电磁波的穿透深度，从而起到防止电磁波透射的作用，因此通讯频段的电磁波也是无法通过的。在本专利技术中，我们将通常的超材料电磁波吸收器的底面换成具有一定开孔结构的金属膜，从而使得通讯用的电磁波可以通过，而该结构又具有对带外电磁波信号的吸收能力，从而可以降低噪声的影响，提高信噪比。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术的不足，提供一种具有吸波功能的微波波段带通滤波器，该带通滤波器可有效对带通频段以外的电磁波进行吸收。具体地说，本专利技术是在S波段的高频部分或C波段的低频部分有透射，而在C波段的高频部分和X、Ku波段有很多吸收波段的带通滤波器。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种具有吸波功能的微波波段带通滤波器，包括：多个正方形的滤波单元，所述滤波单元由4个呈正方形设置的吸收单体拼接而成，吸收单体包括：位于底层的金属滤波层，其厚度为17～36μm；位于中间层的介质层，其厚度为2～6mm；位于表层且金属材质的耦合层，其厚度为17～36μm；其中，耦合层的中部设有通孔并将耦合层分成两部分，且耦合层呈对称结构；相邻的两个吸收单体的通孔方向垂直。优选地，通孔的长度方向与耦合层的一侧面平行设置。滤波单元由四个吸收单体组成，其中两个是吸收单体A，另外两个是吸收单体B。吸收单体A和B都由三层结构组成，分别是位于底层的金属滤波层，位于中间层的介质层和位于表层的对称开口环结构。吸收单体A和B的底层金属滤波层和中间介质层都相同，吸收单体B的对称开口环结构由吸收单体A的对称开口环结构旋转90度得到，反之亦然。因此，滤波单元的表层是由四个对称开口环结构组成。吸收单体A和B中的对称开口环和底层的金属滤波层之间可以产生电谐振或磁谐振。电谐振和磁谐振及其混合谐振模式可以产生很多吸收频段，而耦合层和底层的滤波层具有带通频段，因此就构成了具有吸波功能的微波波段带通滤波器。两种吸收单体A和B的底层金属滤波层和中间介质层相同，吸收单体B的对称开口环结构由吸收单体A的对称开口环结构旋转90度得到，反之亦然。吸收单体A的上下左右是四个吸收单体B，同样吸收单体B的上下左右是四个吸收单体A。该专利技术的滤波单元具有四度旋转对称性。进一步地，所述通孔包括位于中部且呈正方形设置的耦合孔和位于耦合孔两侧也呈正方形设置的开孔，优选地，耦合孔边长为a，开孔边长为b，a>b。再优选地，a＝(1.5～2.5)b。通孔呈十字形设置。每个对称开口环结构包括一个正方形耦合孔和两个正方形开孔。吸收单体A和B的底层金属滤波层的边长小于介质层的边长。因此，带通滤波器的一个滤波单元的底面由四个正方形的金属片、一个十字形开孔以及一个正方形开孔框组成。该专利技术的滤波单元具有四度旋转对称性，因此由吸收单体A和B所组成的滤波单元向x和y方向进行周期延拓构成的带通滤波器对极化方向分别平行于x轴和y轴的垂直入射线极化电磁波具有相同的吸收和带通特性。本专利技术的带通频段的频率范围主要由滤波单元的整体结构参数、介质层厚度以及吸收单体的耦合层和滤波层等结构参数来决定，其中滤波单元的整体结构参数和介质层厚度起主要作用。本专利技术中的吸收频段由吸收单体A和吸收单体B中不同部位引起的磁谐振或电谐振来决定。本专利技术中的一个滤波单元由两个吸收单体A和两个吸收单体B组成，因此一个吸收单体的整体尺寸小于滤波单元，所以由吸收单体决定的吸收频段的频率会高于主要由滤波单元整体尺寸决定的带通频段。进一步地，耦合层、介质层、金属滤波层均为正方形结构，且耦合层、金属滤波层的边长均小于介质层的边长。因此，由四个吸收单体A和B组成的带通滤波器的一个滤波单元的底面由四个正方形的金属片、一个十字形开孔和一个正方形开孔框组成。滤波单元底层的十字形开孔的宽度d为0.8～1.4mm，滤波单元底层的正方形开孔框的宽度为0.4～0.7mm。本专利技术的特殊结构设计使得高于带通频率范围内有多个吸收频段存在。进一步地，底层为金属膜层，优选为铜膜层；介质层为损耗介质，优选为FR-4介质；耦合层为金属层，优选为铜层。优选地，带通滤波器的滤波单元的边长P为28～30mm。耦合层的边长为L，L＝13～14.2mm，耦合孔的边长为a，a＝6.5～8.5mm，开孔的边长为b，b＝2.5～4mm。进一步地，滤波单元边长为P，P＝28～30mm。吸收单体的金属滤波层边长为H，H＝13～14.2mm。相邻的吸收单体上的金属滤波层之间的距离为d，d＝0.8～1.4mm。相邻的吸收单体上的耦合层之间的距离为c，c＝0.8～1.4mm。或者，耦合层的侧面至介质层的侧面距离为c/2＝0.4～0.7mm。进一步地，介质层的厚度在3.2～4.4mm之间时可以有多个比较强的吸收峰。当介质的厚度为2～3.2mm或4.4～6mm时，吸收峰的数量和强度有所下降。本专利技术的有益效果为：本专利技术结构可以在S波段的高频部分或C波段的低频部分有透射，而在C波段的高频部分和X、Ku波段有很多吸收波段，从而大大提高了信噪比。附图说明图1为本专利技术实施例的一种表层结构示意图。图2为本专利技术实施例的一种底层结构示意图。图3为本专利技术实施例中的滤波单元的一种结构示意图。一个滤波单元由两个吸收单体A和两个吸收单体B组成。表层部分耦合层由金属铜制作而成，中间介质层部分是FR-4介质。图4为本专利技术实施例中的一个滤波单元的一种正视示意图。图中a是正方形耦合孔的宽度，大小为6.5～8.5mm。b是对称开口环中的开孔的宽度，也是金属条的宽度，大小为2.5～4mm。c是相邻吸收单体上耦合层之间的宽度，c＝0.8～1.4mm。吸收单体的耦合层边长L＝13～14.2mm。滤波单元的边长P＝28～30mm。图5为本专利技术实施例中的一个滤波单元的一种底层示意图。d是相邻吸收单体上金属滤波层之间的宽度，d＝0.8～1.4mm。H是吸收单体A和B的底层金属滤波层的边长，H＝13～14.2mm。金属滤波层的侧面至介质层的侧面的宽度为d/2＝0.4～0.7mm。图6为本专利技术实施例的滤波单元中的吸收单体A的一种结构示意图。图7为本专利技术实施例的滤波单元中的吸收单体A的表层结构示意图。图8为本专利技术实施例的滤波单元中的吸收单体A的底层结构示意图。图9为本专利技术实施例的滤波单元中的吸收单体B的一种结构示意图。图10为本专利技术实施例的滤波单元中的吸收单体B的表层结构示意图。图11为本专利技术实施例的滤波单元中的吸收单体B的底层结构示意图。图12为本专利技术实施例对极化方向分别平行于x轴和y轴的垂直入射线极化电磁波的吸收频谱图。图13为本专利技术实施例对极化方向分别平行于x轴和y轴的垂直入射线极化电磁波的透射频谱图。图14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有吸波功能的微波波段带通滤波器，其特征在于：其包括多个正方形的滤波单元，所述滤波单元由4个呈正方形设置的吸收单体拼接而成，吸收单体包括：位于底层的金属滤波层，其厚度为17～36μm；位于中间层的介质层，其厚度为2～6mm；位于表层且金属材质的耦合层，其厚度为17～36μm；其中，耦合层的中部设有通孔并将耦合层分成两部分，且耦合层呈对称结构；相邻的两个吸收单体的通孔方向垂直。

【技术特征摘要】
1.一种具有吸波功能的微波波段带通滤波器，其特征在于：其包括多个正方形的滤波单元，所述滤波单元由4个呈正方形设置的吸收单体拼接而成，吸收单体包括：位于底层的金属滤波层，其厚度为17～36μm；位于中间层的介质层，其厚度为2～6mm；位于表层且金属材质的耦合层，其厚度为17～36μm；其中，耦合层的中部设有通孔并将耦合层分成两部分，且耦合层呈对称结构；相邻的两个吸收单体的通孔方向垂直。2.根据权利要求1所述的一种具有吸波功能的微波波段带通滤波器，其特征在于：通孔的长度方向与耦合层的一侧面平行设置。3.根据权利要求1所述的一种具有吸波功能的微波波段带通滤波器，其特征在于：所述通孔包括位于中部且呈正方形设置的耦合孔和位于耦合孔两侧也呈正方形设置的开孔，耦合层形成对称开口环结构。4.根据权利要求3所述的一种具有吸波功能的微波波段带通滤波器，其特征在于：耦合孔边长为a，开孔边长为b，a>b。5.根据权利要求1所述的一种具有吸波功能的微波波段带通滤波器，其特征在于：吸收单体的介质层和底层的金属滤波层都具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，李宏强，魏泽勇，程凯扬，
申请(专利权)人：东莞同济大学研究院，东莞天卫隐身技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44