基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器制造技术

本发明专利技术公开了基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器，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）、阶跃阻抗结构(2)、平行耦合谐振器(3)，所述的阶跃阻抗结构和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部，两片阶跃阻抗结构分别固定于平行耦合谐振器两侧，并有间隙和距离。本发明专利技术结构简单，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。

Narrow band bandpass filter based on artificial surface plasmon

The invention discloses a narrow band pass filter based on artificial surface plasma, which belongs to the band pass filter used in the microwave technology field, especially the planar structure and the artificial surface plasma metamaterial. It includes: a substrate (1), stepped impedance structure (2), parallel coupled resonator (3), the stepped impedance structure and parallel coupled resonators printed on the substrate surface, the central parallel coupled resonator is positioned on the dielectric substrate, two stepped impedance structure are respectively fixed on parallel coupled resonators on both sides, and there is a gap and distance. The invention 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】
基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器
本专利技术属于微波
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。带通滤波器，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。微波带通滤波器在噪声和杂散信号抑制方面起重要作用，如今，带通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。传统的微波带通滤波器由阶跃阻抗结构和缺陷地结构等。相比于传统的微波带通滤波器，本专利技术中基于spoofSPPs的微波带通滤波器，具有高约束性、易于集成和可调节性等优点。本专利技术中的窄带带通滤波器其通带相对分数带宽为12.8%，中心频率为3.1GHz，在2.9GHz至3.3GHz的通带范围内，其回波损耗在-10dB以下，其插入损耗在-1dB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
本专利技术设计了基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器。本窄带带通滤波器基于平面结构的spoofSPPs，其通带范围为2.9GHz到3.3GHz，相对分数带宽为12.8%，中心频率为3.1GHz。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：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、阶跃阻抗结构、平行耦合谐振器，所述的阶跃阻抗结构和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部，两片阶跃阻抗结构分别固定于平行耦合谐振器两侧，并与其有间隙和距离。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，实现超宽带通信与忽扰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为本专利技术窄带通滤波器的俯视图；图2为长方形周期孔的示意图；图3为阶跃阻抗结构的示意图；图4为平行耦合谐振器结构的示意图。图5为本专利技术低通滤波器的仿真结果图。以上图片中含有：1：介质基板；2：阶跃阻抗结构；3：平行耦合谐振器。具体实施方式为使本专利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，进一步阐明本专利技术。如图1所示：基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器，其组成包括：介质基板、阶跃阻抗结构和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部，两片阶跃阻抗结构分别固定于平行耦合谐振器两侧，并有间隙和距离。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.所述的阶跃阻抗结构由两种不同尺寸大小的且包含4个周期的长方形钻孔金属带构成，长方形孔一的宽度a1、深度b1、周期p1、高度h1分别为4mm、8mm、10mm和10mm；长方形孔二的宽度a2、深度b2、周期p2、高度h2分别为2mm、4mm、5mm和5mm，如图3所示。所述的平行耦合谐振器由两条长方形钻孔金属带构成，单条金属带包含8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4所示。所述的阶跃阻抗结构和平行耦合谐振器的间隙g为0.3mm，间隔距离w为3.5mm。图5为专利技术滤波器的S参数曲线图，从图中可以看出，其通带范围为2.9GHz到3.3GHz，相对分数带宽为12.8%，中心频率为3.1GHz。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器，其组成包括：介质基板、阶跃阻抗结构和平行耦合谐振器，其中阶跃阻抗结构和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部，两片阶跃阻抗结构分别固定于平行耦合谐振器两侧，并有间隙和距离。

【技术特征摘要】
1.基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器，其组成包括：介质基板、阶跃阻抗结构和平行耦合谐振器，其中阶跃阻抗结构和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部，两片阶跃阻抗结构分别固定于平行耦合谐振器两侧，并有间隙和距离。2.根据权利要求1所述的基于人工表面等离...

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