CN104810580B - 一种斜缝分离式人工表面等离激元多波段带阻滤波器 - Google Patents

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Abstract

一种斜缝分离式人工表面等离激元多波段带阻滤波器，属于多波段带阻滤波器。该滤波器在柔性介质基板上印制周期性金属光栅，周期性金属光栅与耦合结构及共面波导连接；细斜缝与周期性金属光栅组合，细斜缝表示不印刷金属薄膜；共面波导为导波传输结构；耦合结构实现在共面波导传输的导波与在周期性金属光栅之上传输的人工表面等离激元的相互转化，周期性金属光栅为人工表面等离激元传输线。细斜缝与周期性金属光栅组合，宏观上将周期性金属光栅分离。优点：此种表面传输型滤波器具有较小尺寸和柔性，能够被运用到具有紧凑的尺寸和特殊功能的合成的集成电路中去；通过对基本参数的改变，可运用到微波、毫米波及太赫兹频段。

Description

一种斜缝分离式人工表面等离激元多波段带阻滤波器
技术领域
本发明涉及一种带阻滤波器，特别是一种斜缝分离式人工表面等离激元多波段带阻滤波器。
背景技术
带阻滤波器在现代通信及信号处理系统中起着极为重要的作用，是微波毫米波电路和通讯系统中不可缺少的功能器件。
人工表面等离激元不受衍射极限的限制，因而可用于小型化器件，在表面技术以及集成电路等方面有重要应用。这种斜缝分离式人工表面等离激元多波段带阻滤波器具有较小尺寸和柔性，能够被运用到具有紧凑的尺寸和特殊功能的合成的集成电路中去。这种亚波长结构表现出非常优异的导波特性，能实现电磁波沿平面、弯曲、螺旋等不规则表面的传输，具有非常好的应用前景。该器件便于加工，易于集成，带阻效果理想，具有极大的实用价值。
然而现有的这些传统滤波器大多数都是透射型或者反射型滤波器，其厚度是大多数是毫米级别，投射面积或者反射面积也比较大。并不具有这种新型滤波器的紧凑尺寸、柔性、轻便的特点，比较难以合成具有紧凑的尺寸和特殊功能的微波集成电路中；或者说现有的传统类型的滤波器不像这种新型的表面传输型带阻滤波器这么容易合成到具有紧凑的尺寸和特殊功能的微波集成电路中。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种印制在柔性超薄介质基板上的、厚度接近于零的、斜缝分离式人工表面等离激元多波段带阻滤波器。
技术方案：为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：该多波段带阻滤波器包括：柔性介质基板、周期性金属光栅、细斜缝、共面波导和耦合结构；在柔性介质基板上印制周期性金属光栅，周期性金属光栅与耦合结构及共面波导连接；细斜缝与周期性金属光栅组合，细斜缝为不印刷金属薄膜，在宏观结构上断开了金属传输线；所述共面波导为导波传输结构。
所述的周期性金属光栅为人工表面等离激元传输线，该人工表面等离激元传输线为周期性排列的金属薄膜单元；所述的周期性金属光栅两端分别连接耦合结构及共面波导；或者所述周期性金属光栅两端顺序连接所述耦合结构和共面波导。
所述的细斜缝与周期性金属光栅组合；所述共面波导为导波传输结构。
所述的耦合结构为槽深渐变的周期性金属光栅和弧线形状的金属薄膜，将共面波导传输的导波高效转化为在周期性金属光栅波导之上传输的人工表面等离激元。
所述的周期性金属光栅为人工表面等离激元传输线，该人工表面等离激元传输线为周期性排列的金属薄膜单元；所述的金属薄膜单元呈U字型，U字型金属薄膜单元的周期性连续无间隙排列就构成了所谓的周期性金属光栅，即人工表面等离激元传输线。
进一步的，为实现一、二、三波段带阻滤波的效果，所述的细斜缝相对于传输线的夹角分别选取3度、2度以及1.3度，若在3度、2度、1.3度微调夹角大小，便可实现带阻频率的左右微小移动。
有益效果及优点：
（1）采取周期性金属光栅与细斜缝组合，从而实现在微波段的带阻滤波；
（2）细斜缝相对于传输线的斜率夹角分别取3度、2度以及1.3度时，可以分别实现一、二、三波段带阻滤波，且滤波效果明显;
（3）结构简单，制作方便，周期性金属光栅结构的传输线具有对电磁场的强束缚;
（4）周期性金属光栅与细斜缝组合的结构具有较小尺寸和柔性，能够被运用到具有紧凑的尺寸和特殊功能的合成的集成电路中去;
（5）通过对金属光栅的宽度、金属光栅的凹槽深度、金属光栅的周期等基本参数的改变，可运用到微波、毫米波及太赫兹频段。
附图说明
图1(a)为本发明的实现单波段带阻滤波的结构示意图。
图1(b)是图1(a)细斜缝相对于传输线的夹角取3度时的结构示意放大图。
图2为本发明的实现双波段带阻滤波时，细斜缝相对于传输线的夹角取2度时的结构示意放大图。
图3为本发明的实现三波段带阻滤波时，细斜缝相对于传输线的夹角取1.3度时的结构示意放大图。
图4为本发明细斜缝的优选参数（默认的数值单位为毫米），缝宽这里均为0.03毫米。
图5为本发明实现单波段带阻滤波的实验数据仿真图。
图6为本发明实现双波段带阻滤波的实验数据仿真图。
图7为本发明实现三波段带阻滤波的实验数据仿真图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
该多波段带阻滤波器包括：柔性介质基板、周期性金属光栅、细斜缝、共面波导和耦合结构；在柔性介质基板上印制周期性金属光栅，周期性金属光栅与耦合结构及共面波导连接；细斜缝与周期性金属光栅组合，细斜缝为不印刷金属薄膜，在宏观结构上断开了金属传输线；所述共面波导为导波传输结构。
所述的周期性金属光栅为人工表面等离激元传输线，该人工表面等离激元传输线为周期性排列的金属薄膜单元；所述的周期性金属光栅两端分别连接耦合结构及共面波导；或者所述周期性金属光栅两端顺序连接所述耦合结构和共面波导。
所述的细斜缝与周期性金属光栅组合；所述共面波导为导波传输结构。
所述的耦合结构为槽深渐变的周期性金属光栅和弧线形状的金属薄膜，将共面波导传输的导波高效转化为在周期性金属光栅波导之上传输的人工表面等离激元。
所述的周期性金属光栅为人工表面等离激元传输线，该人工表面等离激元传输线为周期性排列的金属薄膜单元；所述的金属薄膜单元呈U字型，U字型金属薄膜单元的周期性连续无间隙排列就构成了所谓的周期性金属光栅，即人工表面等离激元传输线。
进一步的，为实现一、二、三波段带阻滤波的效果，所述的细斜缝相对于传输线的夹角分别选取3度、2度以及1.3度，若在3度、2度、1.3度微调夹角大小，便可实现带阻频率的左右微小移动。
具体的：
在图1(a)、图1(b)、图2、图3中，本发明是本发明涉及一种带阻滤波器，特别是一种斜缝分离式基于人工表面等离激元一、二、三波段带阻滤波器，包括超薄柔性介质基板、周期性金属光栅、细斜缝、共面波导以及耦合结构。
周期性金属光栅两端分别连接耦合结构及共面波导；细斜缝与周期性金属光栅组合；所述共面波导为导波传输结构；所述耦合结构为耦合器。耦合结构由槽深渐变的周期性金属光栅和弧线形状的金属薄膜组成；所述周期性金属光栅为人工表面等离激元传输线。细斜缝表示不印刷金属薄膜，从而在宏观结构上断开了金属传输线；所述周期性金属光栅两端顺序连接所述耦合结构和共面波导。
人工表面等离激元传输线（线）是一种印制在介质基板同一平面上的金属结构，单元结构的长度、高度尺寸小于工作波长，厚度远小于工作波长，可以将表面波传输束缚在金属带周围的深度亚波长尺寸范围中，实现电磁能量的高效传输。所述传输线由共面波导结构、耦合结构和周期性的金属光栅结构组成。通过改变金属光栅的宽度、金属光栅的凹槽深度、金属光栅的周期等基本参数，可以改变微波的色散曲线，从而设计满足工作频段的金属光栅结构。表面传输型的多波段带阻滤波器具有较小尺寸和柔性，能够被运用到具有紧凑的尺寸和特殊功能的微波集成电路中。这种亚波长结构表现出非常优异的导波特性，能实现电磁波沿平面、弯曲、螺旋等不规则表面的传输，具有非常好的应用前景。该器件便于加工，易于集成，带阻效果理想，具有极大的实用价值。
在图4中，标注了细斜缝与金属光栅的组合的结构参数（默认的数值单位是毫米）。缝宽均为0.03毫米。实现一个带阻带阻滤波，这里仅选取细斜缝相对于传输线的夹角3度为例。若想实现多个带阻滤波，通过适当减小细斜缝相对于传输线的夹角即可。
在图5、图6、图7中，图中基于人工表面等离激元的一、二、三波段带阻滤波器性能曲线包括：S21传输系数和S11反射系数。横坐标代表频率分量，单位为GHz，左边纵坐标代表幅度变量，单位为dB。
在图5中，本发明的单波段带阻滤波器，选取细斜缝相对于传输线的夹角为3度，在频率为6.97GHz时，传输系数S21约为-20dB，输出端口的能量很小，信号截止；而其他频率段的传输系数S21约为-2dB，输出端口的能量很大，信号通过。
在图6中，本发明的双波段带阻滤波器，选取细斜缝的相对于传输线的夹角为2度，在频率为4.72GHz和9.48GHz时，传输系数S21分别约为-14.8dB和-20.4dB，输出端口的能量很小，信号截止；而其他频率段的传输系数S21约为-2dB，输出端口的能量很大，信号通过。
在图7中，本发明的三波段带阻滤波器，选取细斜缝的相对于传输线的夹角为1.3度，在频率为3.09GHz、6.19Ghz和9.34GHz时，传输系数S21分别约为-17.2dB、-16.5dB、-19.6dB，输出端口的能量很小，信号截止；而其他频率段的传输系数S21约为-2dB，输出端口的能量很大，信号通过。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种斜缝分离式人工表面等离激元多波段带阻滤波器，其特征是：该多波段带阻滤波器包括：柔性介质基板(5)、周期性金属光栅(1)、细斜缝(2)、共面波导(3)和耦合结构(4)；在柔性介质基板上印制周期性金属光栅；细斜缝与周期性金属光栅组合，细斜缝为不印刷金属薄膜，在宏观结构上断开了周期性金属光栅；所述共面波导为导波传输结构；
所述的周期性金属光栅为人工表面等离激元传输线，该人工表面等离激元传输线为周期性排列的金属薄膜单元；所述周期性金属光栅两端顺序连接所述耦合结构和共面波导；
所述的耦合结构由槽深渐变的周期性金属光栅(42)和弧线形状的金属薄膜(41)组成，耦合结构的目的是将共面波导传输的导波高效转化为在周期性金属光栅波导之上传输的人工表面等离激元。
2.根据权利要求1所述的一种斜缝分离式人工表面等离激元多波段带阻滤波器，其特征是：所述的周期性金属光栅为人工表面等离激元传输线，该人工表面等离激元传输线为周期性排列的金属薄膜单元；所述的金属薄膜单元呈U字型，U字型金属薄膜单元的周期性连续无间隙排列就构成了所述的周期性金属光栅，即人工表面等离激元传输线。
3.根据权利要求1所述的一种斜缝分离式人工表面等离激元多波段带阻滤波器，其特征是：为实现一、二、三波段带阻滤波的效果，所述的细斜缝相对于传输线的夹角分别选取3度、2度以及1.3度，若在3度、2度、1.3度微调夹角大小，便可实现带阻频率的左右微小移动。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105428774A (zh) * 2015-12-21 2016-03-23 上海理工大学 一种增加伪表面等离子体传输带宽的方法
CN106711563B (zh) * 2017-02-23 2021-10-26 华南理工大学 共面波导馈电的半环形表面波传输线及功分器
CN108321519B (zh) * 2018-02-07 2019-09-17 南京邮电大学 双边双周期表面等离激元漏波天线
CN110011007B (zh) * 2019-03-20 2020-11-06 南京航空航天大学 基于人工表面等离子激元传输线的带阻滤波器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1874053A (zh) * 2006-06-08 2006-12-06 上海交通大学 加载扇形微带分支的小型化谐波抑制带通滤波器
US20080112670A1 (en) * 2006-11-15 2008-05-15 David Brooks Wavelength filter
CN104485495A (zh) * 2014-12-19 2015-04-01 中国矿业大学 一种基于人工表面等离激元的双波段带阻滤波器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1874053A (zh) * 2006-06-08 2006-12-06 上海交通大学 加载扇形微带分支的小型化谐波抑制带通滤波器
US20080112670A1 (en) * 2006-11-15 2008-05-15 David Brooks Wavelength filter
CN104485495A (zh) * 2014-12-19 2015-04-01 中国矿业大学 一种基于人工表面等离激元的双波段带阻滤波器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Broadband and high-efficiency conversion from guided waves to spoof surface plasmon polarizations;H.F.Ma等;《Laser&Photonica Reviews》;20140201;第8卷;146-151 *

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