一种内插SSPP材料的具有带阻特性的低通矩形波导制造技术

一种内插SSPP材料的具有带阻特性的低通矩形波导，涉及滤波器领域。包括一组三维周期SSPP材料和矩形波导，一组三维周期SSPP材料并排插设于矩形波导内。设有标准金属矩形波导和新型三维周期SSPP材料。通过在矩形波导内插新型SSPP材料的形式成功地实现矩形波导的低通特性，此外在5G频段还具有带阻的特点。不仅具有优良的低通传输特性，而且能够覆盖5G频段实现带阻滤波；同时具有结构简单、自由度高、易散热的特点，有望应用于5G基站等信号发射端大功率器件，用于提高无线通信系统的频谱效率和功率容量。率容量。率容量。

【技术实现步骤摘要】
一种内插SSPP材料的具有带阻特性的低通矩形波导


[0001]本专利技术涉及滤波器领域，具体是涉及一种内插SSPP材料的具有带阻特性的低通矩形波导。

技术介绍

[0002]滤波器作为射频前端的核心组件之一成为当下制约5G通信发展的痛点和难点。当前5G通信设备需要支持约30个频段，面对如此多的频段，滤波器能使射频信号中特定频率成分通过而极大衰减其他频率成分，进而提高设备信号的抗干扰性及信噪比。在发射端，5G基站中滤波器的装载量随着通道数量的增加而成倍增长；在接收端，智能终端设备中滤波器用量与频段数正相关，单机射频滤波器至少需要72～75个，相比4G用量提升约80％。为降低通信链路的电路复杂度、提高设备性能，对5G滤波器的滤波特性、体积、重量、带内损耗、散热等提出更加严格的要求。因此，新型滤波器的研发对于5G通信发展具有重要意义。
[0003]人工表面等离激元(Spoof Surface Plasmon Polaritons，SSPP)是一种在微波频段实现沿金属表面传播的与光频表面等离激元(Surface Plasmon Polaritons，SPP)类似的表面波，整体呈现低通特性，在截止频率附近具有近场增强、表面受限、深亚波长等特点。
[0004]矩形波导是微波毫米波频段的重要导波结构，由于它具有功率容量大、损耗小、无辐射损耗、Q值高等特点，在微波毫米波电路和系统中被广泛应用；其整体呈现高通特性，具有低频截止频率。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于创新地将矩形波导和新型SSPP材料结合，设计能在5G通信频段滤除特定频率范围信号并具有低通能力的一种内插SSPP材料的具有带阻特性的低通矩形波导。
[0006]本专利技术包括一组三维周期SSPP材料和矩形波导，一组三维周期SSPP材料并排插设于矩形波导内；所述一组三维周期SSPP材料由三个相同的二维平面SSPP周期材料在空间中周期排列而成。
[0007]所述二维平面SSPP周期材料包括介质基板及加载于介质基板上表面层的周期金属材料，所述二维平面SSPP周期材料可以看作是SSPP单元材料周期排列而来。
[0008]所述SSPP单元材料是由两个在垂直传输方向上对称分布的金属螺旋结构以及高频介质基板组成组成。
[0009]所述SSPP单元材料中的金属螺旋结构是由一段中心金属导体和7段依次相接的矩形金属枝节共同构成的。
[0010]所述矩形波导采用标准金属矩形波导。所述矩形波导可采用型号为WR284标准矩形波导，所述矩形波导由外部金属和内部空气填充介质组成，矩形波导内部仅有新型SSPP材料无其他介质填充。
[0011]结合SSPP和矩形波导各自的特点，本专利技术提出一种内插SSPP材料的矩形波导结
构，既实现矩形波导低通性，又可实现对5G频带带阻作用；通过将SSPP材料填充在矩形波导内部的方式避免材料的直接接触且有空气作为间隔，可以大大降低滤波器工作过程中的发热问题，有助于滤波器散热问题。本专利技术实例有望应用于5G基站等信号发射端大功率器件，其阻带能够覆盖多个5G频段且有助于大功率器件的散热问题，能同时提高无线通信系统的频谱效率和功率容量。
[0012]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0013]1、本专利技术通过将矩形波导和新型SSPP材料进行组合实现能够覆盖5G频段的带阻滤波器，且具有结构简单、自由度高的特点。
[0014]2、本专利技术通过将矩形波导和新型SSPP材料进行组合还可同时实现矩形波导中信号的低通传输。
[0015]3、本专利技术中的矩形波导采用的是标准制式的矩形波导，可以与其他导波器件组合无缝衔接。
[0016]4、本专利技术中通过将SSPP材料填充在矩形波导内部的方式避免了材料的直接接触且有空气作为间隔，可以大大降低滤波器工作过程中的发热问题，有助于滤波器散热问题。
[0017]5、该专利技术有望应用于5G基站等信号发射端大功率器件，能够覆盖多个5G频段且有助于大功率器件的散热问题，同时具有良好的滤波效果可以提高无线通信系统的频谱效率和功率容量。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例的整体结构示意图。
[0019]图2为本专利技术实施例中单元SSPP材料的结构示意图。
[0020]图3为本专利技术实施例中二维平面SSPP周期材料的结构示意图。
[0021]图4为本专利技术实施例的结构示意图。
[0022]图5为本专利技术实施例的包含矩形波导的单元结构的色散曲线图。
[0023]图6为本专利技术实施例的传输特性。
[0024]图7为本专利技术实施例的相频曲线。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0026]参见图1，本专利技术实施例包括矩形波导(1)和新型三维周期SSPP材料(2)，在矩形波导(1)内插有新型三维周期SSPP材料(2)。
[0027]图2给出为本专利技术实施例中单元SSPP材料的结构示意图。参见图2中的(a)图，本专利技术实施例中SSPP单元材料是由两个在垂直于传输方向上对称分布的金属螺旋结构组成，并且其均附着于高频介质板表面。所述高频介质板为厚度为0.8mm，介电常数ε＝2.2的F4B高频介质基材。SSPP材料单元结构的整体宽度满足32mm≤W≤35mm，在传输方向上的单元长度即周期5mm≤P≤7mm，高度H与高频介质板厚度一致。
[0028]参见图2中的(b)图，本专利技术实施例中SSPP单元材料每侧螺旋结构是由一段中心金
属导体和7段依次相接的矩形金属枝节共同构成的，其中心导体的宽度满足1mm≤W1≤2mm，在传输方向上的单元长度亦为P。而7段依次相接的矩形金属枝节拥有相同的宽度为0.5mm，按照依次相接的顺序，7段金属枝节的长度分别为6mm≤L1≤8mm，3mm≤L2≤4mm，5mm≤L3≤7mm，2mm≤L4≤3mm，5mm≤L5≤6mm，3.5mm≤L7≤4mm。
[0029]参见图3，所述二维平面SSPP周期材料可以看作是SSPP单元材料在传输方向延拓10个周期排列而来，因此二维平面的总长度为10*P，其宽度与SSPP单元材料一致均为W。所述二维平面SSPP周期材料上金属螺旋结构整体呈镜像对称分布，间隔12mm≤D≤14mm。
[0030]参见图4，所述矩形波导(1)为WR284标准矩形波导，其长边的尺寸a＝76.2mm，短边b＝38.1mm，金属内壁厚度c＝2.03mm，矩形金属波导的进深即总长度与二维平面的总长度一致均为10*P，原始金属矩形波导内部为空气填充；所述三维周期SSPP材料(2)是由三个图3所示的二维平面SSPP周期材料以间隔D排列而来，并内置于矩形波导(1)中。
[0031]参见图5，是本专利技术实施例的包含矩形波导的单元结构的色散曲线图，本实施例中提出一种新型SSPP单元，其截止本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内插SSPP材料的具有带阻特性的低通矩形波导，其特征在于包括一组三维周期SSPP材料和矩形波导，一组三维周期SSPP材料并排插设于矩形波导内。2.如权利要求1所述一种内插SSPP材料的具有带阻特性的低通矩形波导，其特征在于所述一组三维周期SSPP材料由三个相同的二维平面SSPP周期材料在空间中周期排列而成。3.如权利要求2所述一种内插SSPP材料的具有带阻特性的低通矩形波导，其特征在于所述二维平面SSPP周期材料包括介质基板及加载于介质基板上表面层的周期金属材料。4.如权利要求2所述一种内插SSPP材料的具有带阻特性的低通矩形波导，其特征在于所述二维平面SSPP周期材料由SSPP单元材料周期排列而来。5.如权利要求4所述一种内插SSPP材料的具有带阻特性...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟文，林婕，张磊，安铖，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：