[实用新型]一种基于左手材料的超宽带限波滤波器

说明书

技术领域

本实用新型涉及通讯技术领域，特别涉及一种超宽带滤波器。

背景技术

超宽带（UWB）技术是一种新型的无线通信技术。它通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽。超宽带通信系统不采用载波，而是利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此，其所占的频谱范围很宽，适用于高速、近距离的无线个人通信。美国联邦通讯委员会(FCC)规定，超宽带的工作频段范围从3.1GHz到10.6GHz，最小工作频宽为500MHz。超宽带（UWB）技术由于其技术特点及优势，目前在军事及民用通信领域都得到了广泛的应用，并具有更广泛的应用前景。

滤波器是一种具有频率选择特性的二端口网络,其基本作用是在电路和电子系统中使不同频率的信号有选择性地通过,以抑制不必要或有害的信号。在超宽带通信系统中，限波滤波器的作用是有效滤除3.1GHz ~ 10.6GHz频带内的其它系统工作信号。结构紧凑、性能优良、成本低的微波滤波器，是超宽带系统小型化的要求，亦是技术进步和市场竞争的要求。目前，在超宽带通信系统中，传统的平面耦合滤波器，因尺寸过大，已经越来越不适应技术进步的需求。

电磁波在自然存在的物质材料中传播时，电场E、磁场H以及波矢量K均满足右手螺旋关系，所以，自然界存在的材料均定义为右手材料。对应的，如果电磁波在某种材料中传播时，其内部的电场E、磁场H以及波矢量K满足左手螺旋关系，则这种材料就称之为左手材料。事实上，左手材料在自然界中并不直接存在，目前只能是在自然存在的右手材料中，通过一定的设计，使之具备左手材料的特性，这样的材料常常也直接称之为左手材料。将左手材料的概念引入到微波滤波器的设计中，可以克服传统材料滤波器设计中的一些限制（例如二分之一波长等），能有效减小滤波器的尺寸，改善滤波器的性能。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于左手材料的超宽带限波滤波器，其结构紧凑，尺寸较小，能够很好地满足超宽带无线通信系统小型化的需求。

本实用新型为实现上述目的采用的技术方案是：一种基于左手材料的超宽带限波滤波器，由一块矩形的双面覆铜微波介质基板刻蚀出不同的金属结构而形成，金属结构包括刻蚀在微波介质基板正面的金属缝隙结构和刻蚀在介质基板背面的金属条结构；金属缝隙结构包括工字形金属条及两个矩形金属板，工字形金属条包括设置在微波介质基板纵长向相对两侧边缘且相互平行的金属臂Ⅰ和金属臂Ⅱ，及垂直连接在金属臂Ⅰ和金属臂Ⅱ中部之间的金属臂Ⅲ，两个矩形金属板分别位于金属臂Ⅲ与金属臂Ⅰ、金属臂Ⅱ围成两个半封闭空间中，且两个矩形金属板对称设置在金属臂Ⅲ的两侧；金属条结构是在微波介质基板纵长向呈王字形的金属条结构，金属条结构包括三条相互平行的金属臂Ⅳ、金属臂Ⅴ、金属臂Ⅵ及垂直连接在金属臂Ⅳ、金属臂Ⅴ、金属臂Ⅵ中部的金属臂Ⅶ，金属臂Ⅴ位于金属臂Ⅳ、金属臂Ⅵ之间且与正面的两个矩形金属板构成十字交叉耦合型结构，金属臂Ⅳ、金属臂Ⅵ、金属臂Ⅶ的中部还分别有一段无金属层覆盖的开槽。

本实用新型的进一步技术方案是：所述微波介质基板的厚度为 0.8毫米，相对介电常数 ε _r = 2.55，介质损耗角正切 tan δ = 0.019。

本实用新型刻蚀在介质基板正面金属层上的结构，共面波导区段的金属板，可作为系统的地；刻蚀在介质基板背面金属层上的结构，是一对高阻抗弯曲线，是系统的信号输入输出线。上下两层组成十字交叉耦合型结构，使滤波器具有左手特性，实现了如下有益效果：（1）结构紧凑，尺寸较小；（2）电气性能得到进一步的改善。

下面结合附图和实施例对本实用新型基于左手材料的超宽带限波滤波器作进一步的说明。

附图说明

图1是本实用新型基于左手材料的超宽带限波滤波器的正面结构示意图；

图2是本实用新型基于左手材料的超宽带限波滤波器的背面结构示意图；

图3是本实用新型基于左手材料的超宽带限波滤波器的回波损耗S_11、插入损耗曲线S₂₁测试结果图；

图4是本实用新型基于左手材料的超宽带限波滤波器的驻波比（VSWR）测试结果图；

附图标号说明：1-金属臂Ⅰ,2-金属臂Ⅱ,3-金属臂Ⅲ,4-矩形金属板,5-金属臂Ⅳ,6-金属臂Ⅴ,7-金属臂Ⅵ,8-金属臂Ⅶ。

具体实施方式