CN105811056B - 一种人工等离激元型带通滤波器 - Google Patents

一种人工等离激元型带通滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种人工等离激元型带通滤波器。包括介质板(1)，介质板(1)的一个表面上设有金属微带(2)，另一个表面上设有金属地(3)；所述的金属微带(2)包括微带波导段(4)，微带波导段(4)经过渡段(5)与人工表面等离激元段(6)连接；所述的人工表面等离激元段(6)上分布有V型槽(7)；处于过渡段(5)位置的金属地(3)的边缘为指数函数曲线。本发明具有低传输损耗、避免电磁场强烈反射和抗电磁干扰能力强的特点。

Description

一种人工等离激元型带通滤波器
技术领域
本发明涉及一种通讯领域用的滤波器，特别是一种人工等离激元型带通滤波器。
背景技术
当今大数据时代，随着信息的需求量成爆炸式的增长，移动通讯领域要求能制造出集成度更高的微波器件，然而随着高频集成电路尺寸的不断缩小，技术上出现了一系列问题，例如当微波器件的尺寸小到一定的程度，器件的电磁干扰噪声，RC延迟等达到极限导致器件工作不稳定，因此现有的微波器件已不能适应当今大规模微波集成电路的发展。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种人工等离激元型带通滤波器。本发明具有低传输损耗、避免电磁场强烈反射和抗电磁干扰能力强的特点。
本发明的技术方案：一种人工等离激元型带通滤波器，包括介质板，介质板的一个表面上设有金属微带，另一个表面上设有金属地；所述的金属微带包括微带波导段，微带波导段经过渡段与人工表面等离激元段连接；所述的人工表面等离激元段上分布有V型槽；处于过渡段位置的金属地的边缘为指数函数曲线。
前述的人工等离激元型带通滤波器中，所述的V型槽的槽口宽度w1的取值为1.0～4.0mm，槽深Ch1的取值为3～6mm，槽型周期p为3～8mm。
前述的人工等离激元型带通滤波器中，所述的指数函数满足Y＝(h+w)*(exp(a*(X-L1)/L2)-1)/(expa-1)方程；其中a为曲线形状系数，其取值为15～30；h为金属微带宽度，其取值为8～15mm；w为留白宽度，其取值为10～25mm，L1为微带波导段的长度，其取值为2～10mm，L2为过渡段长度，其取值为45～70mm。
前述的人工等离激元型带通滤波器中，所述的过渡段上设有深度渐变的V型槽。
与现有技术相比，本发明通过在人工表面等离激元段(以下用其长度符号L3替代)上设置一系列的V型槽；通过该结构，使得电磁场在传输时被束缚在V型槽周围，从而大大降低了多条传输线传输时因间距太小而出现的电磁干扰，使得抗干扰能力大大增强，同时也增强了高密度微波集成电路工作时的稳定性，不仅如此，因抗电磁干扰能力大大增强，本发明还能减小微波集成电路的金属微带间的间距以实现器件的小型化，因而能更好地适应当今大规模微波集成电路的发展。由于电磁场在微带波导段(以下用其长度符号L1替代)中为准TEM模式传播，在L3中为SSPPs模式传播，如直接将L1和L3连接，会因电磁场的模式和阻抗不匹配出现强烈的微波电场反射；本发明在L1和L3间设置过渡段(以下用其长度符号L2替代)，且将过渡段背面的金属地的边缘设置为指数函数曲线；通过该结构，实现了电磁场在L1和L3中传播的平稳过渡，即实现了电磁场的阻抗与模式的匹配，充分减少了微波电场反射，避免了输出端电磁场出现严重衰减，有效降低了电磁场的传输损耗；申请人通过大量实验发现，当指数函数方程的曲线中a的取值范围在15～30间时，其微波电场的反射最小；不仅如此，本发明在L2上还设有深度渐变的V型槽；通过该结构，能进一步实现准TEM模式向SSPPs模式的过渡，减少微波电场反射。本发明还能通过调节V型槽的几何尺寸来调控金属微带的通带及带外抑制特性，同时调整电磁波的束缚效果，申请人在进行大量试验后发现，当槽口宽度w1的取值为1.0～4.0mmmm、槽深Ch1的取值为3～6mm、V型槽周期p为3～8mm时，V型槽对电磁场具有很好的束缚效果。
为了更好地证明本发明的有益效果，申请进行了如下实验：申请人设计一个人工等离激元型带通滤波器样品，样品的参数如表1。
表1微波滤波器样品各部分参数(单位：mm)
该样品的介质板采用介电常数为2.65的基片，对该样品的滤波特性曲线经时域有限差分计算如图3所示，图3中S11为滤波器反射系数；S21为滤波器传输系数。该样品为低通滤波，其-3dB通带为直流到7.8592GHz，样品在整个通带内反射小于-10dB。设计一个不含过渡段L2的滤波器，其微波介质基板2的介电常数同为2.65；对该滤波器的反射特性曲线经时域有限差分计算，计算结果如图4所示，由图4得知，该滤波器通带内反射系数大大超过-10dB。由图3和图4对比可知，该样品的反射特性得到有效改善。
样品的V型槽四周电场分布如图5所示，金属微带的电磁场主要被束缚在V型槽周围而无扩散。
对样品的滤波色散特性曲线经时域有限差分计算如图6的曲线B所示(A为未开设V型槽的普通金属微带)，该样品的截止频率为14.778GHz；通过图6中样品与普通传输线(金属微带)的色散特性对比可知：该样品的滤波特性得到很好的优化。
附图说明
图1是本发明的正面结构示意图；
图2是本发明的背面结构示意图；
图3是样品的S参数曲线图；
图4是不采用过渡段的S参数曲线图；反射远远大于-10dB；
图5是滤波器样品在4GHz工作频率的V型槽四周电场分布图；
图6是普通传输线和样品的色散特性对比图；其中图中的A为普通传输线的色散特性，B为样品的色散特性。
附图中的标记为：1-介质板，2-金属微带，3-金属地，4-微带波导段，5-过渡段，6-人工表面等离激元段,7-V型槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种人工等离激元型带通滤波器，构成如图1和2所示，包括介质板1，介质板1的一个表面上设有金属微带2，另一个表面上设有金属地3；所述的金属微带2包括微带波导段4，微带波导段4经过渡段5与人工表面等离激元段6连接；所述的人工表面等离激元段6上分布有V型槽7；处于过渡段5位置的金属地3的边缘为指数函数曲线。
前述的V型槽7的槽口宽度w1的取值为1.0～4.0mm，槽深Ch1的取值为3～6mm，槽型周期p为3～8mm。
前述的指数函数满足Y＝(h+w)*(exp(a*(X-L1)/L2)-1)/(expa-1)方程；其中a为曲线形状系数，其取值为15～30；h为金属微带宽度，其取值为8～15mm；w为留白宽度，其取值为10～25mm，L1为微带波导段的长度，其取值为2～10mm，L2为过渡段长度，其取值为45～70mm。所述的留白宽度w为金属微带2边沿到介质板1边沿的距离。
前述的过渡段5上设有深度渐变的V型槽7。
本发明的工作原理：准TEM模式的电磁场由左边的微带波导段4传输到过渡段5，在过渡段5中逐渐渐变为SSPPs模式的电磁场，且在过渡段5中准TEM模式和SSPPs模式的电磁场共存，当电磁场到达人工表面等离激元段6时，完全转化为SSPPs模式的电磁场，并在L3进行传输，传输后SSPPs模式电磁场又经过右边的过渡段转化为准TEM模式的电磁场由右边的微带波导段输出。当电磁场在微带波导段4传播，该段内电磁场的模式为准TEM模式，该模式电磁场被束缚在微带波导段4与金属地3间的介质板内；在过渡段5传播时，该段内准TEM模式与SSPPs模式共存，其中准TEM模式电磁场被束缚在过渡段5与金属地3间的介质板内，SSPPs模式电磁场被束缚在V型槽周围；在L3进行传播时，该段内为SSPPs模式，该模式电磁场被束缚在V型槽周围。

Claims (1)

1.一种人工等离激元型带通滤波器，其特征在于：包括介质板(1)，介质板(1)的一个表面上设有金属微带(2)，另一个表面上设有金属地(3)；所述的金属微带(2)包括微带波导段(4)，微带波导段(4)经过渡段(5)与人工表面等离激元段(6)连接；所述的人工表面等离激元段(6)上分布有V型槽(7)；处于过渡段(5)位置的金属地(3)的边缘为指数函数曲线；所述的V型槽(7)的槽口宽度w1的取值为1.0～4.0mm，槽深Ch1的取值为3～6mm，槽型周期p为3～8mm；所述的指数函数满足Y＝(h+w)*(exp(a*(X-L1)/L2)-1)/(expa-1)方程；其中a为曲线形状系数，其取值为15～30；h为金属微带宽度，其取值为8～15mm；w为留白宽度，其取值为10～25mm，L1为微带波导段的长度，其取值为2～10mm，L2为过渡段长度，其取值为45～70mm；所述的过渡段(5)上设有深度渐变的V型槽(7)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106785266A (zh) * 2017-01-04 2017-05-31 梧州学院 一种具有五角星凹槽的微波滤波器
CN106785264A (zh) * 2017-01-04 2017-05-31 梧州学院 一种锯齿凹槽微波带通滤波器
CN106785260A (zh) * 2017-01-04 2017-05-31 梧州学院 一种宽带微波带通滤波器
CN110174450B (zh) * 2019-06-21 2024-03-12 贵州民族大学 一种高灵敏度人工等离激元传感器及使用方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103531876A (zh) * 2013-10-25 2014-01-22 东南大学 高效表面等离子基元传输线
CN105119030A (zh) * 2015-09-17 2015-12-02 南京航空航天大学 一种超宽带人工表面等离子激元低通滤波器
CN206098627U (zh) * 2016-04-21 2017-04-12 六盘水师范学院 一种v槽结构人工等离激元型带通滤波器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103531876A (zh) * 2013-10-25 2014-01-22 东南大学 高效表面等离子基元传输线
CN105119030A (zh) * 2015-09-17 2015-12-02 南京航空航天大学 一种超宽带人工表面等离子激元低通滤波器
CN206098627U (zh) * 2016-04-21 2017-04-12 六盘水师范学院 一种v槽结构人工等离激元型带通滤波器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A band pass microwave filter with planar spoof surface plasmon polaritons structure;Mingzhe Hu et al;《2017 IEEE 2nd Advanced Information Technology, Electronic and Automation Control Conference (IAEAC)》;20170526;2219-2222 *
An ultra-wideband surface plasmonic filter in microwave frequency;Gao Xi et al;《APPLIED PHYSICS LETTERS》;20140512;第104卷(第19期);1-5 *
基于浅槽周期表面结构上的太赫兹表面等离子体激元的研究;张羊羊;《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》;20121231(第12期);文章第7页，第15-22页及图3.1-3.8 *

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