[发明专利]人工表面等离子激元型微波带通滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及微波滤波器技术领域，特别涉及一种人工表面等离子激元型微波带通滤波器。

背景技术

表面等离子激元(surfaceplasmonpolaritons,SPPs)是一种沿金属-电介质界面传播的表面电磁波。随着当今微波集成电路集成度的不断提高，出现了一系列技术问题，例如当电路中线与线的间距小到一定的程度，就会出现线与线间的电磁噪声干扰，导致微波电路或微波器件工作不稳定。

而人工表面等离子激元(Spoofsurfaceplasmonpolaritons,SSPPs)电路能把微波电场局域在亚波长尺寸，从而具有很好的抗电磁干扰能力，能很好地满足下一代微波通信器件的要求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种人工表面等离子激元型传输线构成的微波带通滤波器，这种传输线滤波器除了可以解决一种滤波器的选择方案，它还可以解决当电路中线与线的间距小到一定的程度，就会出现线与线间的电磁噪声干扰，导致微波电路或微波器件工作不稳定的情况。

为解决以上问题，本发明采用的技术方案如下：一种人工表面等离子激元型微波带通滤波器，包括介质板、金属地和金属微带；该滤波器采用三段式结构，第一段为共面波导段，用于实现微波信号的输入或输出；第二段为共面波导段转人工等离子激元波导段的过渡段，用于实现电磁场模式的渐变作用；第三段为人工等离子激元波导段，用于微波信号的亚波长传输，并利用其色散效应实现微波截止频率；其中，共面波导段经过渡段与人工等离子激元波导段连接；第二段和第三段均采用子母复合槽结构，即在母槽内开设周期性的、镜像对称的且平行的子槽结构来调控微波滤波器的通带及带外特性。

作为优选，所述的第一段其长度为L1，取值为1～12mm。

作为优选，所述的第二段为其长度为L2，取值为5～60mm。

作为优选，所述的第三段其长度为L3，取值为10～200mm。

作为优选，所述的第二段和第三段中充当金属地的开口曲线在笛卡尔坐标系中采用以下的曲线方程实现电磁场的阻抗与模式匹配:

x＝L1+L2*t，y＝h/2+g+w*(exp(a*t)-1)/(expa-1)；

式中L1为共面波导段长度，L2为过渡段长度，h为主金属微带的宽度，g为主金属微带到曲线地的间隙，w为金属地的宽度，a为指数曲线形状系数，a的取值范围5～20。

作为优选，所述的子槽结构为2～100个。

本发明的有益效果：一种人工表面等离子激元型微波带通滤波器，该滤波器采用三段式结构。第一段为共面波导段，第二段为共面波导段转人工表面等离激元SSPPs的过渡段，第三段为SSPPs段。其中SSPPs段采用了一种新型的子母复合槽结构，通过母槽内开设周期性的、镜像对称的、平行的子槽结构，可以进一步提高电磁场亚波长束缚效益，使得SSPPs滤波器的阻带特性更为优异。本发明的结构，通过调节母槽内子槽的个数及几何尺寸可以精确的调控滤波器的通带范围和阻带抑制特性，特别是开设子槽结构并不增大滤波器的整体几何尺寸，在保证小型化的同时进一步优化了微波带通滤波器的滤波特性。

本发明所提供的这种新型人工表面等离激元(SSPPs)型微波滤波器可广泛地应用于L波段～X波段的微带电路、微波基站及雷达等通讯系统中，具有极大的工程实用价值。

附图说明

图1为人工表面等离激元(SSPPs)型微波滤波器的结构图；(1)介质板，(2)子槽，(3)金属地(边缘曲线为指数函数)，(4)共面波导段，(5)过渡段，(6)母槽，(7)金属微带；共面波导段(4)经过渡段(5)与人工等离子激元波导段连接；

图2为SSPPs微波滤波器S21参数随子槽数的变化趋势；

图3为子槽数为20时，微波滤波器的S参数特性曲线图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明做进一步详细说明。

本发明设计了一种新型的人工表面等离激元(SSPPs)型微波滤波器，特别是具有子母复合槽结构的微波带通滤波器。通过调节滤波器母槽内子槽的个数及其几何尺寸都可以精确的调控滤波器的通带范围和阻带抑制特性，特别是开设子槽结构并不增大滤波器的整体几何尺寸，在保证小型化的同时进一步优化了本带通滤波器的滤波特性。