[发明专利]一种基于超材料的微波段的机械可调谐窄带带通滤波器

说明书

本发明公开了一种基于超材料的微波段的机械可调谐窄带带通滤波器,属于微波技术领域。包括依次排列的第一结构化金属层、第一介质层、空气层、第二介质层以及第二结构化金属层；所述第一、第二结构化金属层均为十字形槽孔谐振单元结构周期排列而成的金属表面；所述第一、第二介质层采用的材料为聚四氟乙烯玻璃纤维布层压板(F4B)；所述空气层介于第一、第二介质层之间，其厚度决定滤波器的谐振特性。本发明结构简单，加工方便，具有可调谐和无偏振依赖性的优点，有望在微波技术领域发挥着重要的作用。

技术领域

本发明属于微波技术领域，具体的说，是一种微波段的机械可调谐超材料窄带带通滤波器。

背景技术

超材料是可以人工设计、满足特定等效介电常数和磁导率要求的一种新型电磁材料，它具备一些自然界常规材料所不具有的奇异性质，例如负折射率、逆多普勒效应等。近些年，超材料引起研究者们广泛的关注，它能够实现自然界常规材料所不能实现的特性，而且还能改善现有仪器设备的性能，在微波段、太赫兹波段甚至光波段都有着广泛的应用。

基于超材料的设计理念，带通滤波器(BPF)能够对电磁波表现出很好的选择性，可以让通带内的电磁波完全透过，而让通带以外(即阻带)的电磁波完全被反射。现有BPF的设计，大多数BPF一旦被设计好之后，模型结构参数被固定，导致其在实际应用中功能就相应的被固化，不能很好的适应不同频段的要求，不具有一定的灵活性和可重构性。可调谐带通滤波器就能很好的解决这个问题，它具有很好的可调谐性，因而能极大的提高BPF的灵活性，使得其能更好满足不同的实际工作需求。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种微波段的机械可调谐超材料窄带带通滤波器，这种滤波器具有高选择性、高透过率以及频率可调范围大等优良特性。结构设计简单，模型加工方便，而且成本很低。

为了实现上述目的，本发明采用如下设计方案：

一种基于超材料的微波段的机械可调谐窄带带通滤波器，包括一个以上的沿水平方向和竖直方向两个方向周期排列的滤波器单元结构，所述滤波器单元结构包括依次排列的第一结构化金属层(1)、第一介质层(2)、空气层(3)、第二介质层(4)以及第二结构化金属层(5)；所述第一结构化金属层(1)通过第一介质层(2)的单面镀金属层形成，而所述第二结构化金属层(5)通过第二介质层(4)的单面镀金属层形成；且所述第一结构化金属层(1)和第二结构化金属层(5)的结构完全等同，均为十字形槽孔谐振单元结构周期排列而成的金属表面，所述十字形槽孔谐振单元结构由金属方片挖去十字形金属片而得到。

优选的：所述空气层(3)采用泡沫制成。

优选的：所述空气层(3)的介电常数近似为1。

优选的：所述第一结构化金属层(1)、第二结构化金属层(5)采用铜制成。

优选的：所述第一介质层(2)、第二介质层(4)为聚四氟乙烯玻璃纤维布层压板。

优选的：所述第一结构化金属层(1)、第一介质层(2)、空气层(3)、第二介质层(4)以及第二结构化金属层(5)彼此中心在一条线上。

优选的：所述金属方片和十字形金属片几何中心重合。

优选的：所述第一结构化金属层(1)、第二结构化金属层(5)的厚度均为0.02-0.03mm，所述第一介质层(2)、第二介质层(4)的厚度均为0.7-0.9mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明基于超材料的微波段的机械可调谐窄带带通滤波器与以往传统的可调谐滤波器相比，具有选择性高、可调性强以及可调范围大的优点。只需调节两个F4B介质板之间的距离(泡沫的厚度)即可实现谐振频点的“蓝移”或“红移”，即改变谐振频点的位置。