阻带可调谐的镂空领结胞元等离子体激元带通滤波器制造技术

本发明专利技术提供一种阻带可调谐的镂空领结胞元等离子体激元带通滤波器，自下而上依次设置金属接地层、介质板层和金属电路顶层。金属电路顶层包括沿轴线依次连接的第一共面波导传输线、第一波转换过渡区域、镂空领结胞元组、第二波转换过渡区域和第二共面波导传输线。金属电路顶层为矩形，其四个顶角分别设有圆弧形金属导体。第一波转换过渡区域和第二波转换过渡区域均由多个梯度切割的实心胞元串联组成。镂空领结胞元组由多个镂空领结胞元组成，每个镂空领结胞元由实心胞元挖除一个领结形通孔得到。镂空领结胞元组中间的设定数量个镂空领结胞元的上下两端截断并添加电容连接。该滤波器实现了低频截止频率、通带内阻带抑制水平、带宽和频率的动态调节。宽和频率的动态调节。宽和频率的动态调节。

【技术实现步骤摘要】
阻带可调谐的镂空领结胞元等离子体激元带通滤波器


[0001]本专利技术涉及微波传输
，尤其涉及一种阻带可调谐的镂空领结胞元等离子体激元带通滤波器。

技术介绍

[0002]近年来，表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)受到了微波、光子学等多个
的关注。
[0003]表面等离子体激元是光子和金属表面的自由电子相互作用所引起的一种电磁波模式，或者说是通过光子和自由电子在两种具有符号相反的材料界面上被耦合激发，示例性的，两种具有符号相反的材料可以为金属与绝缘介质。表面等离子体激元既有光子学的速度，又具有电子学的尺度，因此受到广泛关注与研究。
[0004]在光波频段，表面等离子体激元可以沿着金属
‑
介质的接触面传播，电场被紧紧束缚在接触面附近，传播常数随着频率的增加呈指数增长。然而在较低的太赫兹(Terahertz,THz)和微波频段，由于金属表现出理想导体特性，无法满足两种材料介电常数符号相反的必要条件，使得表面等离子体激元的应用受限。为此，一种具有周期性结构的人工表面等离子体激元(Spoof Surface Plasmon Polaritons,SSPPs)传输结构应运而生，其打破了表面等离子体激元应用频段的限制，支持在太赫兹以及微波频段的激发与传输，且依旧具有低串扰、极高的场束缚性以及高频谐波信号干扰抑制的优点。
[0005]截止到目前为止，尽管基于人工表面等离子体激元传输结构的多种微波器件被设计提出，但大部分电路不具有动态调节性能，无法面对复杂的电路系统进行调节应用，这也是人工表面等离子体激元微波器件无法在可重构集成微波系统以及电控天线馈电网络中广泛应用的主要障碍。

技术实现思路

[0006]鉴于此，本专利技术实施例提供了一种阻带可调谐的镂空领结胞元等离子体激元带通滤波器，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷，解决现有技术无法动态调节低频截止频率、通带内阻带的带宽以及频率的问题。
[0007]本专利技术提供一种阻带可调谐的镂空领结胞元等离子体激元带通滤波器，包括：
[0008]金属接地层；
[0009]介质板层，设置在所述金属接地层上方；
[0010]金属电路顶层，设置在所述介质板层上方，所述金属电路顶层包括沿轴线依次连接的第一共面波导传输线、第一波转换过渡区域、镂空领结胞元组、第二波转换过渡区域和第二共面波导传输线；所述金属电路顶层为矩形，所述金属电路顶层的四个顶角分别设有圆弧形金属导体，所述圆弧形金属导体通过金属过孔连接所述金属接地层；所述第一波转换过渡区域和所述第二波转换过渡区域均由多个梯度切割的实心胞元串联组成；所述镂空领结胞元组是由多个镂空领结胞元组成，每个镂空领结胞元由所述实心胞元挖除一个领结
形通孔得到；所述镂空领结胞元组中间的设定数量个镂空领结胞元的上下两端截断并添加电容连接。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，所述镂空领结胞元组中间的设定数量个镂空领结胞元的上下两端截断，并在一端添加可变电容，另一端添加固定电容。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述镂空领结胞元组中间的设定数量个镂空领结胞元的上下两端截断，并在两端分别添加可变电容；单个所述镂空领结胞元中，两端可变电容的电容值相等。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述第一波转换过渡区域中各实心胞元的高度沿所述第一共面波导传输线向所述镂空领结胞元组的方向逐渐增大；
[0014]所述第二波转换过渡区域中各实心胞元的高度沿所述镂空领结胞元组向所述第二共面波导传输线的方向逐渐减小。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述镂空领结胞元组由7个镂空领结胞元串联组成，其中，中间3个镂空领结胞元的上下两端截断并添加电容连接；所述第一波转换过渡区域和所述第二波转换过渡区域均包含5个串联的实心胞元。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，还包括：设置直流偏置电路为添加有可变电容的镂空领结胞元提供电源，所述直流偏置电路中设有多个隔交流电感。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述第一共面波导传输线与所述第一波转换过渡区域之间设有第一隔直流电容；所述第二波转换过渡区域和所述第二共面波导传输线之间设有第二隔直流电容。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，所述圆弧形金属导体为四分之一椭圆形。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述介质板层的介电常数为3.66，损耗常数为0.0037。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，所述实心胞元在电路内周期性重复的单位长度为6毫米。
[0021]本专利技术的有益效果至少是：
[0022]本专利技术提供一种阻带可调谐的镂空领结胞元等离子体激元带通滤波器，在金属电路顶层沿轴线依次设置第一共面波导传输线、第一波转换过渡区域、镂空领结胞元组、第二波转换过渡区域和第二共面波导传输线，在金属电路顶层的四个顶角分别设置圆弧形金属导体。本专利技术提供的滤波器结构简单，易于实现。
[0023]进一步的，镂空领结胞元组中间的设定数量个镂空领结胞元的上下两端截断并添加电容连接。在镂空领结胞元一端添加可变电容，另一端添加固定电容的情况下，本专利技术的滤波器在具备低串扰、高场束缚性以及深高频谐波抑制的优点的同时，能够实现低频截止频率、通带内阻带抑制水平、带宽和频率的动态调节。在镂空领结胞元的上下两端分别添加可变电容的情况下，本专利技术的滤波器在具备低串扰、高场束缚性以及深高频谐波抑制的优点的同时，能够实现低频截止频率、通带带宽和频率的动态调节。本专利技术为人工表面等离子体激元微波器件能在可重构集成微波系统以及电控天线馈电网络中广泛应用奠定基础。
[0024]本专利技术的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本专利技术的实践而获知。本专利技术的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
[0025]本领域技术人员将会理解的是，能够用本专利技术实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本专利技术能够实现的上述和其他目的。
附图说明
[0026]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定。在附图中：
[0027]图1为本专利技术一实施例中阻带可调谐的镂空领结胞元等离子体激元带通滤波器的理想仿真结构图。
[0028]图2为本专利技术一实施例中实心胞元和镂空领结胞元的立体结构图以及实心胞元和镂空领结胞元的近场辐射图。
[0029]图3为本专利技术一实施例中实心胞元和镂空领结胞元随各预设参数变化的色散曲线图。
[0030]图4为本专利技术一实施例中添加电容后的镂空领结胞元立体结构图。
[0031]图5为本专利技术一实施例中添加电容后的镂空领结胞元在基础模态和二阶模态随电容值变化的色散曲线图。
[0032]图6为本专利技术一实施例中阻带可调谐的镂空领结胞本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻带可调谐的镂空领结胞元等离子体激元带通滤波器，其特征在于，包括：金属接地层；介质板层，设置在所述金属接地层上方；金属电路顶层，设置在所述介质板层上方，所述金属电路顶层包括沿轴线依次连接的第一共面波导传输线、第一波转换过渡区域、镂空领结胞元组、第二波转换过渡区域和第二共面波导传输线；所述金属电路顶层为矩形，所述金属电路顶层的四个顶角分别设有圆弧形金属导体，所述圆弧形金属导体通过金属过孔连接所述金属接地层；所述第一波转换过渡区域和所述第二波转换过渡区域均由多个梯度切割的实心胞元串联组成；所述镂空领结胞元组是由多个镂空领结胞元组成，每个镂空领结胞元由所述实心胞元挖除一个领结形通孔得到；所述镂空领结胞元组中间的设定数量个镂空领结胞元的上下两端截断并添加电容连接。2.根据权利要求1所述的阻带可调谐的镂空领结胞元等离子体激元带通滤波器，其特征在于，所述镂空领结胞元组中间的设定数量个镂空领结胞元的上下两端截断，并在一端添加可变电容，另一端添加固定电容。3.根据权利要求1所述的阻带可调谐的镂空领结胞元等离子体激元带通滤波器，其特征在于，所述镂空领结胞元组中间的设定数量个镂空领结胞元的上下两端截断，并在两端分别添加可变电容；单个所述镂空领结胞元中，两端可变电容的电容值相等。4.根据权利要求1所述的阻带可调谐的镂空领结胞元等离子体激元带通滤波器，其特征在于，所述第一波转换过渡区域中各实心胞元的高度沿所述第一共面波导...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴永乐，潘镭丹，王卫民，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：