一种基于可变铁电介质谐振器的可控滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于可变铁电介质谐振器的可控滤波器。包括介质板、介质板表面设有金属微带，金属微带中间部分为人工等离激元段，人工等离激元段两端分别经过渡段与共面波导段连接；金属微带在过渡段与共面波导段连接区域的两侧设有金属地；金属微带从中部向两端延伸直至过渡段与共面波导段连接的位置，对称分布有圆弧型槽；处于金属微带中部的圆弧型槽还与可变铁电介质谐振组件连接。本发明专利技术解决了传统SSPPs滤波器工作频谱固定，无法对其进行动态实时控制，不能适应复杂电磁环境的需要，而能实时调控滤波器。而且，也可通过优化波导电路结构解决其结构突变带来的反射问题。电路结构解决其结构突变带来的反射问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可变铁电介质谐振器的可控滤波器


[0001]本专利技术涉及移动通讯
，特别是一种基于圆柱形可变铁电介质谐振器的可控滤波器。

技术介绍

[0002]在微波移动通讯领域，表面等离子体超材料不但有超薄的平面结构便于集成，也可以通过调节单元尺寸来调控其色散特性，因此，基于人工平面等离子体超材料(SpoofSurface Plasmonic Polaritons,SSPPs)滤波器迎来了研究热潮。但目前SSPPs器件仍然是模拟性质的，一旦其几何结构设计加工完成，其工作频谱结构即被固定，无法对其进行动态实时控制，也就不能适应复杂的应用环境。例如，在频分复用通信系统中的可调谐信道滤波器，需要独立地调谐带通导波的低端和高端截止频率，以实现通带可重构性。这种对实时可调系统不断增长的技术需求促进了人们对实现动态可调、可切换和有源结构SSPPs器件的研究。此外，由于传统微带电磁信号和SSPPs电磁模式之间的不匹配使得电磁信号的有效馈入和输出存在困难。传统的微波/THz波段电路由两条金属传输线组成，如微带线(microstrip lines)或共面波导结构等(coplanar waveguides，CPWs)。因此，为了高效转换传统传输线的波导模式至SSPPs等离子波导模式，需要新的匹配转换。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，提供一种基于铁电介质谐振器的可控微波可控滤波器。本专利技术解决了因为SSPPs可控滤波器结构突变带来的电磁波反射的问题，并实现了可控滤波器选频频段的灵活动态调控。
[0004]本专利技术的技术方案。一种基于铁电介质谐振器的可控滤波器，包括介质板、介质板表面设有金属微带，金属微带中间部分为人工等离激元段，人工等离激元段两端分别经过渡段与共面波导段连接；金属微带在过渡段与共面波导段连接区域的两侧设有渐变金属地，其渐变方程为指数方程X(t)＝L1+L2*t，y(t)＝h+g+(w
‑
h
‑
g)*(exp(a*t)
‑
1)(exp(a)
‑
1),(0≤t≤1)，其中参数a＝8；金属微带从中部向两端渐变延伸直至过渡段与共面波导段连接的位置，对称分布有圆弧型槽；处于金属微带中部的圆弧型槽还与可变铁电介质谐振组件连接。
[0005]前述的基于铁电介质谐振器的可控滤波器中，所述的可变铁电介质谐振组件包括圆柱形谐振器基底，圆柱形谐振器基底顶部覆盖有铁电膜；所述的圆柱形谐振器基底底部与金属微带中部的圆弧型槽连接。
[0006]前述的基于铁电介质谐振器的可控滤波器中，所述的铁电膜在实际加压过程中通过一叉指电极。
[0007]前述的基于铁电介质谐振器的可控滤波器中，所述的圆柱形谐振器基底由铝酸镧单晶构成。
[0008]前述的基于铁电介质谐振器的可控滤波器中，圆柱形谐振器基底底部的、对称分
布的两圆弧型槽间的缝隙f为0.1mm；圆弧型槽由三段曲线构成，它们分别是：第一段弧参数方程X(t)＝d+ch/2*cost,Y(t)＝h
‑
ch/2+ch/2*sint(π/2≤t≤3π/2)；第二段弧参数方程X(t)＝d+d1*cost,Y(t)＝h
‑
ch/2+ch/2*sint(π/2≤t≤3π/2)；第三段弧参数方程X(t)＝d+ch/2*cost,Y(t)＝h
‑
ch/2+ch/2*sint(
‑
π/2≤t≤
‑
acos(d/ch))，其中参数d取值为2.2，参数d1取值为1.7，槽的深度ch为3mm；金属微带的半宽h为3.2mm。
[0009]前述的基于铁电介质谐振器的可控滤波器中，共面波导段与金属地间的耦合间隙g为0.14mm。
[0010]前述的基于铁电介质谐振器的可控滤波器中，圆柱形谐振器基底厚度u为0.5mm，铁电膜厚度i为0.036mm。
[0011]前述的基于铁电介质谐振器的可控滤波器中，所述的可变铁电介质谐振组件通过外加电压实时调控其介电常数。
[0012]有益效果
[0013]与现有技术相比，本专利技术利用金属地与称分布有圆弧型槽的金属微带所形成的人工等离激元结构，将电磁模式转化为SSPPs电磁模式，再利用可变铁电介质谐振组件，使其因为结构突变带来的电磁波反射的问题得到解决，再通过对铁电膜附加外电压的方式来改变可变铁电介质谐振组件的介电常数，以实时调控可控滤波器的选频频率，最终实现了可控滤波器选频频段的灵活控制。
[0014]本专利技术有效解决了可控滤波器中因为金属微带的槽型问题而导致的传输时电磁信号有效馈入与输出困难问题。现有可控滤波器结构的金属微带槽型一般都为槽型同方向的矩形结构，而本专利技术可控滤波器金属微带的槽型为是以中部对称的圆弧型槽，且在金属微带中部的两个相反方向的圆弧中加入一个可变铁电谐振组件，有效解决了由于结构突变带来的电磁波绝大部分被反射所带来的影响。
附图说明
[0015]图1为本可控滤波器两单元结构的色散曲线及电场能量场图；
[0016]图2是本专利技术的可控滤波器整体结构示意图
[0017]图3是本专利技术的可控滤波器的参数示意图；
[0018]图4是本专利技术的可控滤波器所加铁电介质谐振器示意图；
[0019]图5是本专利技术的可控滤波器S
11
参数曲线随铁电膜介电常数的变化特性；
[0020]图6是本专利技术的可控滤波器S
21
参数曲线随铁电膜介电常数的变化特性；
[0021]图7本专利技术的叉指电极示意图及等效电路图；
[0022]图8本专利技术的可控滤波器er＝600、工作频率8GHz时法线方向电场分布图
[0023]图9本专利技术的可控滤波器er＝600、工作频率16GHz时法线方向电场分布图。
[0024]附图标记：1
‑
介质板，2
‑
金属微带，21
‑
人工等离激元段，22
‑
过渡段，23
‑
共面波导段，3
‑
金属地，4
‑
圆弧型槽，5
‑
可变铁电介质谐振器组件，51
‑
圆柱形谐振器基底，52
‑
铁电膜。
具体实施方式
[0025]实施例1。一种基于可变铁电谐振器的可控滤波器，构成如图1
‑
6所示，包括介质板
1、介质板1表面设有金属微带2，金属微带2中间部分为人工等离激元段21，人工等离激元段21两端分别经过渡段22与共面波导段23连接；金属微带2在过渡段22与共面波导段23连接区域的两侧设有渐变金属地3，其渐变方程为指数方程X(t)＝L1+L2*t，y(t)＝h+g+(w
‑
h
‑
g)*(exp(a*t)
‑
1)(exp(a)
‑
1),(0≤t≤1)，其中参数a＝8；金属微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于铁电介质谐振器的可控滤波器，其特征在于，包括介质板(1)、介质板(1)表面设有金属微带(2)，金属微带(2)中间部分为人工等离激元段(21)，人工等离激元段(21)两端分别经过渡段(22)与共面波导段(23)连接；金属微带(2)在过渡段(22)与共面波导段(23)连接区域的两侧设有渐变金属地(3)；金属微带(2)从中部向两端延伸直至过渡段与共面波导段连接的位置，对称分布有圆弧型槽(4)；处于金属微带(2)中部的圆弧型槽(4)还与可变铁电介质谐振器组件(5)连接。2.根据权利要求1所述的基于铁电介质谐振器的可控滤波器，其特征在于，所述的可变铁电介质谐振器组件(5)包括圆柱形谐振器基底(51)，圆柱形谐振器基底(51)顶部覆盖有铁电膜(52)；所述的圆柱形谐振器基底(51)底部与金属微带(2)中部的圆弧型槽(4)连接。3.根据权利要求2所述的基于铁电介质谐振器的可控滤波器，其特征在于，所述的铁电膜(52)的表层在实际工作中附有一层叉指电极用于施加偏压。4.根据权利要求2所述的基于铁电介质谐振器的可控滤波器，其特征在于，所述的圆柱形谐振器基底(51)由铝酸镧单晶构成。5.根据权利要求2所述的基于铁电介质谐振器的可控滤波器，其特征在于，圆柱形谐振器基底(51)底部的、对称分布的两圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡明哲，罗胜，刘昕，周朝彪，
申请(专利权)人：贵州民族大学，
类型：发明
国别省市：