基于人工表面等离子体激元的带宽可控的带阻滤波器制造技术

本实用新型专利技术涉及基于人工表面等离子体激元的带宽可控的带阻滤波器，包括传输线端口、共面波导以及过度区，所述传输线端口通过过度区与共面波导连接，并且输线端口、过度区关于周期性结构单元呈对称分布，共面波导由若干个周期性结构单元连接组成，每个周期性结构单元呈中空的槽状结构。有益效果：通过在人工等离子体激元传输线的周期性结构单元中引入矩形开槽，可以灵活方便地产生所需的阻带频率。

Band-stop filter with controllable bandwidth based on artificial surface plasmon

The utility model relates to a band-stop filter with controllable bandwidth based on artificial surface plasmon polaritons, including transmission line ports, coplanar waveguides and transition zones. The transmission line ports are connected with coplanar waveguides through transition zones, and the transmission line ports and transition zones are symmetrically distributed with respect to periodic structural units. The coplanar waveguide is composed of several periodic structural units connected, each of which is connected by a number of periodic structural units. The periodic structure unit is hollow trough structure. Beneficial effect: By introducing rectangular slots into the periodic structure unit of the APL transmission line, the required stopband frequency can be generated flexibly and conveniently.

【技术实现步骤摘要】
基于人工表面等离子体激元的带宽可控的带阻滤波器
本专利技术涉及滤波器
，尤其涉及一种基于人工表面等离子体激元的带宽可控的带阻滤波器。
技术介绍
表面等离子体极化激元（SPPs）是一种特殊的电磁（EM）表面波，这些波沿着导体和电介质之间的界面传播，并且在界面的垂直方向上指数衰减。人工SPPs具有良好的场强限制和增强特性，可应用于低串扰线，滤波器，天线以及其他微波和太赫兹电路。其中带阻滤波器在微波前端扮演着越来越重要的角色。在实际应用中，宽带系统需要屏蔽某些特定的保留频谱。迄今为止，已有的关于SPPs带阻滤波器的设计，大部分工作是利用在带条中心或衬底基板背面加载额外的谐振单元来实现阻带，如环形谐振器，电场耦合电容电感谐振器LC等，阻带的带宽、滤波器的抑制水平都不可控。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服上述
技术介绍
的不足，提供了一种可以控制阻带的带宽与滤波器抑制水平的基于人工表面等离子体激元的带宽可控的带阻滤波器，具体由以下技术方案实现：所述基于人工表面等离子体激元的带宽可控的带阻滤波器，包括传输线端口、共面波导以及过度区，所述传输线端口通过过度区与共面波导连接，并且输线端口、过度区关于周期性结构单元呈对称分布，共面波导由若干个周期性结构单元连接组成，每个周期性结构单元呈中空的槽状结构，过渡区包括逐渐张开的金属地与金属条，所述金属条上含有长度逐渐增加的齿。所述基于人工表面等离子体激元的带宽可控的带阻滤波器的进一步设计在于，每个周期性结构单元设有对称设置的齿状结构形成十字形结构。所述基于人工表面等离子体激元的带宽可控的带阻滤波器的进一步设计在于，中空的槽状结构为矩形状。所述基于人工表面等离子体激元的带宽可控的带阻滤波器的进一步设计在于，周期性结构单元的长度表示单元结构的周期设定为8mm，齿状结构的宽度设定为2.5mm，齿状结构的高度设定为7mm。所述基于人工表面等离子体激元的带宽可控的带阻滤波器的进一步设计在于，带阻滤波器的整个电路印制在厚度为1.524mm的Rogers4003C介质板上。所述基于人工表面等离子体激元的带宽可控的带阻滤波器的进一步设计在于，所述共面波导与50Ω终端阻抗匹配，共面波导的中心导体宽度为4.93mm，中心导体与地面之间的间隙为0.3mm。本专利技术的优点如下：本技术的基于人工表面等离子体激元的带宽可控的带阻滤波器通过在人工等离子体激元传输线的周期性结构单元中引入矩形开槽，可以灵活方便地产生所需的阻带频率。具体地说，人工等离子体激元线的周期性结构单元齿状金属条长度用于控制阻带的下频带，矩形开缝用来控制阻带的上频带。阻带的下频带和上频带可以独立地由齿状金属条长度和矩形开缝各自独立控制。从而方便地实现了阻带可控。附图说明图1是人工等离子体激元传输线的结构示意图。图2是人工等离子体激元传输线的周期性单元的结构示意图。图3是人工等离子体激元传输线的周期性单元的色散曲线示意图。图4是带阻滤波器的实物示意图。图5实际测试的S参数和仿真S参数对比示意图。具体实施方式下面结合附图对本申请技术方案进一步说明。本实施例的基于人工表面等离子体激元的带宽可控的带阻滤波器，主要由传输线端口1、共面波导3以及过度区2组成。传输线端口通过过度区与共面波导连接，并且输线端口、过度区关于周期性结构单元呈对称分布，共面波导由若干个周期性结构单元连接组成，每个周期性结构单元呈中空的槽状结构。本实施例中，每个周期性结构单元设有对称设置的齿状结构形成十字形结构。本实施例中的中空的槽状结构为矩形状。结合图1与图2，为了以5.8GHz的中心频率工作所提出的单元结构的尺寸参数被定为p=8mm，a=2.5mm，h=7mm，和w=2mm，其中p是单元结构的周期，a和h分别表示矩形结构宽度和周期性结构单元齿状金属条长度（h）。本实施例通过商用全波软件CST微波工作室（MWS）的本征模求解器，分析单元结构在周期边界条件下的色散关系。所提出的单元结构的色散曲线如图3所示。当βp/π=1时，群速度为0，电磁波不能传播。可以清楚地发现，十字形结构支持工作在两种不同频率的模式。对于人工SPP的基本模式（模式1），只存在低通特性，并且该频带的截止频率为5.46GHz（黑线）。第一个高次模（蓝线标出的模式2）可以形成另一个频带（5.98〜7.30GHz）。因此，在第一模式（模式1）和第二模式（模式2）之间形成520MHz的阻带（5.46〜5.98GHz）。如图4（图4只示出带阻滤波器的一半），在人工等离子体激元传输线端口和共面波导（CPW）之间通过过渡区连接。过渡区包括逐渐张开的金属地与金属条，所述金属条上含有长度逐渐增加的齿。在本具体实施例中，在过渡区的金属条有4个逐渐增长的齿。过渡区的目的是用来实现有效的模式转换和阻抗匹配。本实施例的CPW被设计为满足50Ω终端阻抗匹配，其中心导体宽度为4.93mm，中心导体与地面之间的间隙为0.3mm。整个电路印制在厚度为1.524mm的Rogers4003C介质板上。图5是利用安捷伦矢量网络分析仪（VNA，N5230C）测量实物带阻滤波器的S参数。测量的透射系数（|S21|）在5.38〜5.92GHz范围内小于-10dB，这表明该结构具有良好的带阻滤波特性。测量结果和模拟结果之间的差异应归因于制造和测试的误差。本实施例的带宽可控的带阻滤波器通过在人工等离子体激元传输线的周期性结构单元中引入矩形开槽（或开缝），可以灵活方便地产生所需的阻带频率。具体地说，人工等离子体激元线的周期性结构单元齿状金属条长度（h）用于控制阻带的下频带，矩形开缝（W1和h1）用来控制阻带的上频带。阻带的下频带和上频带可以独立地由齿状金属条长度和矩形开缝各自独立控制。从而方便地实现了阻带可控。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于人工表面等离子体激元的带宽可控的带阻滤波器，其特征在于包括传输线端口、共面波导以及过度区，所述传输线端口通过过度区与共面波导连接，并且输线端口、过度区关于周期性结构单元呈对称分布，共面波导由若干个周期性结构单元连接组成，每个周期性结构单元呈中空的槽状结构，过渡区包括逐渐张开的金属地与金属条，所述金属条上含有长度逐渐增加的齿。

【技术特征摘要】
1.一种基于人工表面等离子体激元的带宽可控的带阻滤波器，其特征在于包括传输线端口、共面波导以及过度区，所述传输线端口通过过度区与共面波导连接，并且输线端口、过度区关于周期性结构单元呈对称分布，共面波导由若干个周期性结构单元连接组成，每个周期性结构单元呈中空的槽状结构，过渡区包括逐渐张开的金属地与金属条，所述金属条上含有长度逐渐增加的齿。2.根据权利要求1所述的基于人工表面等离子体激元的带宽可控的带阻滤波器，其特征在于每个周期性结构单元设有对称设置的齿状结构形成十字形结构。3.根据权利要求2所述的基于人工表面等离子体激元的带宽可控的带阻滤波器，其特征在于中空的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪锋，陈建新，范靖，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32