CN104241755A - 一种基于表面波带阻滤波器的多方向分波器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于表面波带阻滤波器的多方向分波器。本多方向分波器由多个刻有不同金属凹槽结构的金属光栅分支组成，各个金属光栅分支由前端和后端两部分组成，前端部分是由深浅两个金属凹槽组成或者由宽窄两个金属凹槽组成周期重复单元的表面波带阻滤波器，该表面波带阻滤波器能够滤除某一频段的频率分量，后端部分是凹槽参数相同的金属光栅结构，不同金属光栅分支上的后端部分凹槽参数不同，因而其表面能够支持不同波长的表面波传播，且相同波长的表面波在不同分支上的束缚程度不同；采用圆柱线波导来激发多个金属光栅分支上的表面波；所述有限厚度为亚波长厚度。本发明能够提高多方向分波器的性能，该方法实现简单有效，便于加工。

Description

一种基于表面波带阻滤波器的多方向分波器
技术领域
本发明涉及一种基于表面波带阻滤波器的多方向分波器，该表面波带阻滤波器是一段亚波长厚度的刻有周期重复凹槽的金属光栅结构，该周期重复凹槽由深浅两个金属凹槽组成或者由宽窄两个金属凹槽组成，使用该表面波带阻滤波器的多方向分波器可用于通信领域，以实现微波段、毫米波段或太赫兹波段的分波功能。
背景技术
人工表面等离子激元（表面波）不受衍射极限的限制，因而可用于构造紧凑元件，在表面或界面技术及数据存储等方面具有重要应用。申请人在已发表论文（“Multidirectional surface-wave splitters”, Yong Jin Zhou et al., Applied Physics Letters, 2011年5月31日）中提出一种多方向表面波分波器，其特征在于分波器各个分支上的凹槽参数不同，因此其表面能够支持不同波长的表面波传播，且相同波长的表面波在不同分支上的束缚程度不同,从而实现分波的功能。但是，上述多方向分波器存在一定缺陷，即在低工作频段不同分支的隔离度较低，不利于实际应用。本发明提出了一种使用表面波带阻滤波器的多方向分波器中，能够解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于表面波带阻滤波器的多方向分波器，该表面波带阻滤波器是一段亚波长厚度的刻有周期重复凹槽的金属光栅结构，该周期重复凹槽由深浅两个金属凹槽组成或者由宽窄两个金属凹槽组成，能够实现某一频段电磁波的截止，从而设计满足工作频段要求的带阻滤波器，将该带阻滤波器应用于多方向分波器中，能够解决低工作频段时不同分支隔离度较低的问题。该多方向分波器可工作于微波段、毫米波段和太赫兹波段。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种基于表面波带阻滤波器的多方向分波器，由多个刻有不同金属凹槽结构的亚波长厚度金属光栅分支（3、4、5）组成，其特征在于：所述各个金属光栅分支（3、4、5）由前端和后端两部分（1和2）组成，前端部分（1）是由深浅两个金属凹槽（11和12）组成或者由宽窄两个金属凹槽组成周期重复单元的表面波带阻滤波器，该表面波带阻滤波器能够滤除某一频段的频率分量，后端部分（2）是凹槽参数相同的金属光栅结构（2），不同金属光栅分支上的后端部分（2）凹槽参数不同，因而其表面能够支持不同波长的表面波传播，且相同波长的表面波在不同分支上的束缚程度不同；采用圆柱线波导（6）来激发多个金属光栅分支上的表面波。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步：
本发明首次实现了使用带阻滤波器的多方向分波器，该带阻滤波器基于凹槽参数交替变化来实现带阻滤波的功能，提高了多方向分波器的性能，并且该实现简单有效，便于加工。
附图说明
图1是本发明中基于带阻滤波器的新型多方向分波器的结构示意图，图中包括：刻有金属凹槽结构的金属光栅分支（3、4、5），各个分支前端是由深浅两个金属凹槽（11和12）或者宽窄两个金属凹槽组成的带阻滤波器（1），后端是周期单元为深度相同或者宽度相同凹槽的金属光栅结构（2）、圆柱线波导（6）。
图2是本发明中表面波带阻滤波器结构示意图。图中包括：有限厚度金属光栅结构（1）、周期重复单元中的浅凹槽（11）和深凹槽（12）。
图3是表面波带阻滤波器结构中周期单元的结构示意图（图中金属光栅厚度为d、、凹槽宽度和周期分为w和p、浅凹槽和深凹槽的深度分为h 1 和h 2 ）；
图4是本发明中表面波带阻滤波器的S 21 曲线图，可以看到其能够实现带阻滤波的功能。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白理解，下面结合附图和优选实施例，进一步阐述本发明。
实施例：
参见图1-3，本发明的基于表面波带阻滤波器的多方向分波器，由多个刻有不同金属凹槽结构的亚波长厚度金属光栅分支（3、4、5）组成，所述各个金属光栅分支由前端和后端两部分（1和2）组成，前端部分（1）是由深浅两个金属凹槽（11和12）组成或者由宽窄两个金属凹槽组成周期重复单元的表面波带阻滤波器，该表面波带阻滤波器能够滤除某一频段的频率分量，后端部分（2）是凹槽参数相同的金属光栅结构（2），不同金属光栅分支上的后端部分（2）凹槽参数不同，因而其表面能够支持不同波长的表面波传播，且相同波长的表面波在不同分支上的束缚程度不同；采用圆柱线波导（6）来激发多个金属光栅分支上的表面波。图1给出的实施例以三方向分波器为例，超过3个分支也是可以的，而且各分支间的夹角随意，不需要正交。
本实施例中支持表面波传播的金属光栅结构根据工作频段不同，可采用不同加工工艺加以实现，例如PCB工艺、电火花线切割技术或者光刻工艺等。
本实施例中，首先通过电磁仿真工具分析金属光栅结构的色散曲线，通过控制有限厚度金属光栅结构的表面凹槽深度、宽度或者周期性的交替变化，实现需要的工作阻带。微波段、毫米波段和太赫兹波段的有限厚度金属光栅结构加工比较简单。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。 

Claims (1)

1.一种基于表面波带阻滤波器的多方向分波器，由多个刻有不同金属凹槽结构的亚波长厚度金属光栅分支（3、4、5）组成，其特征在于：所述各个金属光栅分支（3、4、5）由前端和后端两部分（1和2）组成，前端部分（1）是由深浅两个金属凹槽（11和12）组成或者由宽窄两个金属凹槽组成周期重复单元的表面波带阻滤波器，该表面波带阻滤波器能够滤除某一频段的频率分量，后端部分（2）是凹槽参数相同的金属光栅结构（2），不同金属光栅分支上的后端部分（2）凹槽参数不同，因而其表面能够支持不同波长的表面波传播，且相同波长的表面波在不同分支上的束缚程度不同；采用圆柱线波导（6）来激发多个金属光栅分支上的表面波。
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