[发明专利]一种共置有SSPP材料的SIW的可调超宽带滤波器

说明书

一种共置有SSPP材料的SIW的可调超宽带滤波器，涉及带通滤波器领域。设有高频介质基板，在高频介质基板的两表面设有相同的金属结构；所述金属结构从左至右依次为左微带线、左微带线过渡部分，左SIW‑SSPP过渡部分、SIW‑SSPP带通滤波器单元传输结构、右SIW‑SSPP过渡部分、右微带线过渡部分、右微带线；过渡部分和带通滤波器单元传输结构设矩形环状缝隙，SIW由两列短路金属过孔实现，整个滤波器同时具有左右对称性和上下对称性。将SIW波导的腔体快波模式和SSPP慢波模式组合，具有线性相移、超宽带、可调谐、低插损、高度集成化的特点。可在5G通信、成像系统、车载雷达通信、室内通信等领域应用。

技术领域

本发明涉及带通滤波器领域，具体是涉及一种共置有SSPP材料的SIW的可调超宽带滤波器。

背景技术

超宽带(Ultra-Wideband，UWB)技术具有低功耗、高速率、保密性高等优点，在近距离通信和多设备协同业务领域极具优势，现已成为无线个人局域网领域的主要技术。超宽带滤波器是射频前端系统中的核心器件，对整个UWB通信系统的性能都有重要影响，在成像系统、车载雷达通信、室内通信具有广阔的应用前景和巨大的市场价值。

超宽带滤波器技术的蓬勃发展，设计方法层出不穷，但主要的技术可以分为以下两种：1.混合微带/共面波导法，该方法充分利用微带线的上下表面，可以精简电路结构与系统的同时满足传输线间的强耦合，但是存在阻带特性不好的特点。2.微带多模谐振器法，该方法则是利用通带范围内的多模谐振实现宽带传输，但是该方法存在边带不够陡峭、矩形系数低等问题。

人工表面等离激元(SpoofSurface Plasmon Polaritons,SSPP)是一种在微波频段实现沿金属表面传播的与光频表面等离激元(Surface Plasmon Polaritons，SPP)类似的表面波，整体呈现低通特性，在截止频率附近具有近场增强、表面受限、深亚波长等特点。

基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)是近年来提出的一种新型波导结构，可应用于微波以及毫米波波段。因其低辐射，低插损，高功率容量等特性得到了广泛的应用，结构上能够实现有源和无源器件的集成设计，从而实现微波毫米波器件的小型化。

发明内容

本发明目的在于提供能够在超宽带范围内实现低插损、高质量通信传输的带通滤波器，创新地将SSPP和SIW结合，并通过调整参数实现传输频带可调控的一种共置有SSPP材料的SIW的可调超宽带滤波器。通带范围内传输系数保持平稳，整个通带的波纹系数小于0.5dB。此外整个滤波器的通带特性可以通过开槽宽度加以调控，实现滤波器工作带宽的可调谐。

本发明设有高频介质基板，在高频介质基板的两表面设有相同的金属结构；所述金属结构从左至右依次设有左微带线、左微带线过渡部分，左SIW-SSPP过渡部分、SIW-SSPP带通滤波器单元传输结构、右SIW-SSPP过渡部分、右微带线过渡部分、右微带线；

所述左微带线是一段上下表面一致的矩形金属导体，用于和外设SMA转接头焊接，将射频信源信号转换为高频介质基板上的电磁分布及信号输出；

所述左微带线过渡部分是一段上下表面一致的梯形金属导体，用于实现微带线到SIW-SSPP单元之间的模式转换与动量匹配；

所述左SIW-SSPP过渡部分是由上下表面一致的SIW波导及其结构中心上的两个边长渐增的矩形环状缝隙组成，用于将微带线中的信号引入到SIW波导中形成腔体模式，同时引入表面边长递增的矩形环状缝隙能够有效地产生SSPP模式；

所述SIW-SSPP带通滤波器单元传输结构由上下表面一致的SIW波导及其结构中心上的四个边长不变的矩形环状缝隙组成，用于传输SIW腔体模式和SSPP慢波模式形成的混合模式；