基于人工表面等离激元的可调带阻滤波器制造技术

本发明专利技术公开了基于人工表面等离激元的可调带阻滤波器，包括介质基底及负载于介质基底上层的金属单元，该金属单元包括两共面波导馈电结构、两人工表面等离激元的过渡结构、两人工表面等离激元的传输结构和一位于中间部位的人工表面等离激元的滤波结构；该滤波结构包括中间导体，该中间导体两侧轴向对称设有人工表面等离激元的第一波矢匹配带，该第一波矢匹配带包含T型枝节，该T型枝节加载有谐振环，该谐振环包括套接T型枝节的U形结构和由U形结构开口两端相向朝内延伸而成的延伸部，该两延伸部末端都垂直朝U形结构内延伸成末端支节。它可在不改变整体尺寸大小情况下，改变谐振环末端枝节长度参数R_e来调控滤波器特性参数。

Tunable band stop filter based on artificial surface plasmon

【技术实现步骤摘要】
基于人工表面等离激元的可调带阻滤波器
本专利技术涉及带阻滤波器，特别是涉及一种基于人工表面等离激元的可调带阻滤波器。
技术介绍
表面等离激元(SPPs,SurfacePlasmonPolaritons)是金属表面区域的自由电子与外界电磁波在相同共振频率下发生的集体振荡，并沿金属表面进行传播，具有波长压缩和近场增强等独特优点。但由于表面等离激元仅存在与光波频段，在微波和太赫兹频段，金属表现为理想电导体(PEC,Perfectelectricalconductor)，无法激发出表面等离激元。2004年ImperialCollegeLondon的Pendry教授依据理论提出用金属表面周期打孔的结构可以激励具有类似表面等离激元色散特性的表面波模式，从而得以构建微波至太赫兹频段的人工表面等离激元(SpoofSPP)。东南大学崔铁军教授课题组对于提出了人工表面等离激元波导与传统电路的有效转换方法，并将一维开槽结构简化为周期刻槽的金属条带，从而实现了超薄人工表面等离激元传输线，引起人们的广泛关注，有利于在传统微波射频电路中的应用。人工表面等离激元的理论和概率的不断地完善，越来越多的基于人工表面等离激元的微波器件被开发出来。在SSPP无源器件方面己有关于滤波器、功分器、分频器、耦合器等器件的报道，有源器件的研究也在不断推进中，目前已经制备出基于SSPP波导的放大器、倍频器；这些无源和有源SSPP器件都是射频微波系统中的重要组成部分，可在此基础上搭建基于SSPP器件的通信、检测系统。文献(YinJY,RenJ,ZhangHC,etal.Capacitive-coupledSeriesSpoofSurfacePlasmonPolaritons[J].ScientificReports,2016,6:24605.)在传统的双边带褶皱带线人工表面等离激元传输线中断开一段，由耦合的单边褶皱带线进行连接，其相当于引入了并联电容，利用人工表面等离激元和电容的耦合效应，实现带阻和带通的功能。目前报道的人工表面等离激元滤波器大多数采用直线形枝节或者凹槽，电磁波的束缚性差，尺寸往往较大，传输率较低，调节通带能力较差，难以投入实际使用。
技术实现思路
本专利技术提供了基于人工表面等离激元的可调带阻滤波器，其克服了
技术介绍
中人工表面等离激元滤波器所存在的不足。本专利技术解决其技术问题的所采用的技术方案是：基于人工表面等离激元的可调带阻滤波器，包括介质基底及负载于介质基底上层的金属单元，该金属单元包括两共面波导馈电结构、两人工表面等离激元的过渡结构、两人工表面等离激元的传输结构和一位于中间部位的人工表面等离激元的滤波结构，该两共面波导馈电结构、两过渡结构和两传输结构由外至内依据轴向对称布置在滤波结构两侧；该滤波结构包括中间导体，该中间导体两侧轴向对称设有人工表面等离激元的第一波矢匹配带，该第一波矢匹配带包含T型枝节，该T型枝节加载有谐振环，该谐振环包括套接T型枝节的U形结构和由U形结构开口两端相向朝内延伸而成的延伸部，该两延伸部末端都垂直朝U形结构内延伸成末端支节。一实施例之中：该共面波导馈电结构包括第一导体和两轴向对称分布在第一导体两侧的第一金属结构，该第一导体长度方向定义为第一方向。一实施例之中：该共面波导馈电结构中：该第一金属结构和第一导体在第一方向之两端都对齐，第一金属结构和第一导体间留有缝隙，且，第一金属结构为矩形结构。一实施例之中：该过渡结构包括由第一导体沿第一方向延伸而成的第二导体及两轴向对称分布在第二导体两侧的第二金属结构；该第二金属结构由第一金属结构沿第一方向延伸而成且其外侧边和第一金属结构外侧边齐平，内侧边构成中心在外的椭圆曲线；该第二导体两侧轴向对称设有人工表面等离激元的第二波矢匹配带，该第二波矢匹配带包含多个T型枝节，该多个T型枝节沿第一方向间隔布置且其高度沿第一方向由外至内高度渐高布置。一实施例之中：该第二波矢匹配带的多个T型枝节除高度外其余参数相等。一实施例之中：该传输结构包括由第二导体沿第一方向延伸而成的第三导体，该第三导体两侧轴向对称设有人工表面等离激元的第三波矢匹配带，该第三波矢匹配带包含多个沿第一方向间隔布置的T型枝节。一实施例之中：该中间导体连接在两传输结构之第三导体间，该第一波矢匹配带包含多个沿第一方向间隔布置的T型枝节，且该每个T型枝节都加载有谐振环。一实施例之中：该第一波矢匹配带包含多个沿第一方向间隔布置的T型枝节，且该每个T型枝节都加载有谐振环，该谐振环之末端支节的高度沿第一方向渐大布置。一实施例之中：该第一波矢匹配带之多个谐振环除末端支节的高度变化外其余参数相等。本技术方案与
技术介绍
相比，它具有如下优点：可调带阻滤波器的金属单元包括两共面波导馈电结构、两过渡结构、两传输结构和一滤波结构，两共面波导馈电结构、两过渡结构和两传输结构由外至内依据轴向对称布置在滤波结构两侧，滤波结构包括中间导体，中间导体两侧轴向对称设有第一波矢匹配带，第一波矢匹配带包含T型枝节，T型枝节加载有谐振环，谐振环包括U形结构和延伸部，两延伸部末端都垂直朝U形结构内延伸成末端支节，因此可在不改变整体尺寸大小情况下，改变谐振环末端枝节长度参数R_e来调控滤波器特性参数，能够灵活调节传输频带，提高电磁波束缚性，增强对滤波器截止频率的可控性，对减少平面SSPP滤波器尺寸具有重要意义，并具有尺寸小、易于加工、传输率高等优点。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。图1是本具体实施方式可调带阻滤波器的俯视示意图。图2是本具体实施方式共面波导馈电结构和过渡结构的尺寸参数图。图3是本具体实施方式加载谐振环的T型枝节的结构示意图。图4是本具体实施方式T型枝节结构的色散曲线图。图5是本具体实施方式仅加载单个谐振环的人工表面等离激元带阻滤波器的结构示意图。图6是本具体实施方式传输系数随受谐振环末端枝节长度参数e影响的变化图。图7是本具体实施方式回波损耗和传输系数的仿真结果。具体实施方式请查阅图1，基于人工表面等离激元的可调带阻滤波器，包括介质基底及负载于介质基底上层的金属单元，该介质基底如RogersRO4350B。该金属单元包括两共面波导馈电结构1、两人工表面等离激元的过渡结构2、两人工表面等离激元的传输结构3和一位于中间部位的人工表面等离激元的滤波结构4。该两共面波导馈电结构1、两过渡结构2和两传输结构3由外至内依序对称布置在滤波结构4之两侧，即，该共面波导馈电结构1位于介质基板的两端，过渡结构2和传输结构3依次设于共面波导馈电结构1和滤波结构4之间。该介质基底长度方向为第一方向，如图1中的A，图1中的B系垂直A的方向。一共面波导馈电结构1、一过渡结构2、一传输结构3、滤波结构4、另一传输结构3、另一过渡结构2、另一共面波导馈电结构1沿第一方向依序布置。该共面波导馈电结构1包括第一导体11和两轴向对称分布在中间导体11两侧的第一金属结构12。该第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于人工表面等离激元的可调带阻滤波器，其特征在于：包括介质基底及负载于介质基底上层的金属单元，该金属单元包括两共面波导馈电结构、两人工表面等离激元的过渡结构、两人工表面等离激元的传输结构和一位于中间部位的人工表面等离激元的滤波结构，该两共面波导馈电结构、两过渡结构和两传输结构由外至内依据轴向对称布置在滤波结构两侧；该滤波结构包括中间导体，该中间导体两侧轴向对称设有人工表面等离激元的第一波矢匹配带，该第一波矢匹配带包含T型枝节，该T型枝节加载有谐振环，该谐振环包括套接T型枝节的U形结构和由U形结构开口两端相向朝内延伸而成的延伸部，该两延伸部末端都垂直朝U形结构内延伸成末端支节。/n

【技术特征摘要】
1.基于人工表面等离激元的可调带阻滤波器，其特征在于：包括介质基底及负载于介质基底上层的金属单元，该金属单元包括两共面波导馈电结构、两人工表面等离激元的过渡结构、两人工表面等离激元的传输结构和一位于中间部位的人工表面等离激元的滤波结构，该两共面波导馈电结构、两过渡结构和两传输结构由外至内依据轴向对称布置在滤波结构两侧；该滤波结构包括中间导体，该中间导体两侧轴向对称设有人工表面等离激元的第一波矢匹配带，该第一波矢匹配带包含T型枝节，该T型枝节加载有谐振环，该谐振环包括套接T型枝节的U形结构和由U形结构开口两端相向朝内延伸而成的延伸部，该两延伸部末端都垂直朝U形结构内延伸成末端支节。


2.根据权利要求1所述的基于人工表面等离激元的可调带阻滤波器，其特征在于：该共面波导馈电结构包括第一导体和两轴向对称分布在第一导体两侧的第一金属结构，该第一导体长度方向定义为第一方向。


3.根据权利要求2所述的基于人工表面等离激元的可调带阻滤波器，其特征在于：该共面波导馈电结构中：该第一金属结构和第一导体在第一方向之两端都对齐，第一金属结构和第一导体间留有缝隙，且，第一金属结构为矩形结构。


4.根据权利要求2所述的基于人工表面等离激元的可调带阻滤波器，其特征在于：该过渡结构包括由第一导体沿第一方向延伸而成的第二导体及两轴向对称分布在第二导体两侧的第二金属结构；该第二金属结构由第一金属结构沿第一方向延伸而成...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟文，张良财，江建波，王宇，张磊，叶龙芳，柳清伙，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35