CN115699446A

CN115699446A - 微波或毫米波无源部件或器件

Info

Publication number: CN115699446A
Application number: CN202180037906.9A
Authority: CN
Inventors: R·弗莱里; M·哈提比摩加达姆
Original assignee: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne EPFL
Current assignee: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne EPFL
Priority date: 2020-03-25
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2023-02-03
Also published as: US20230109939A1; EP4128433A1; WO2021191794A1

Abstract

一种无源器件，包括空心波导，所述空心波导包括在引导方向上延伸的第一壁结构和第二壁结构，在壁结构之间延伸的互连基部和在壁结构之间延伸的封壳，封壳与互连基部相对定位；以及封闭在波导内部的耦合共振结构的至少一个阵列，阵列配置成提供耦合局部共振器和微波或毫米波频率通带，用于提供至少一个选定的微波或毫米波信号，阵列沿着引导方向延伸并且位于壁结构之间。每个共振结构从互连基部延伸到空心波导中，以限定微波或毫米波亚波长共振结构，并且连续的共振结构分离微波或毫米波亚波长距离。共振结构的共振频率小于波导的截止频率。

Description

微波或毫米波无源部件或器件

相关申请的交叉引用

本申请要求对2020年3月25日提交的国际专利申请PCT/IB2020/052819享有优先权，其全部内容通过引用在此并入。

技术领域

本发明涉及微波或毫米波无源部件或器件，具体涉及微波或毫米波波导部件或器件，如微波或毫米波滤波器、双工器和多工器。更具体地，本发明涉及亚波长或深亚波长微波或毫米波波导部件或器件，如基于局部共振材料或超材料的微波或毫米波滤波器、双工器和多工器。

背景技术

波导技术广泛用于构造微波无源器件，如滤波器，允许低损耗和高功率处理能力。它们经常用于卫星通信和雷达系统，然而，它们通常比波长大，导致以某种方式大且重的金属部件，这在包括嵌入式技术的一些应用中可能是个问题。未来十年，对小型卫星通信(如立方体/纳米/微型/迷你卫星)的需求可能会大大增加，原因是它们质量小且体积小，能够从单载具发射器同时发射几颗卫星。因此，在这些未来技术的发展中寻找紧凑和轻量级的微波波导部件的解决方案是备受关注的需求。

通常用于实现微波/毫米波部件的常规传输介质包括矩形波导、微带线、共面波导和衬底集成波导。研究人员一直在寻找一种解决方案以改善微波部件设计中的大量技术因素，如降低成本、缩小尺寸、减轻重量、增加系统密度、抑制串扰和保护性封装[1]。然而，尽管微带线和共面线是众所周知的稳固和低成本的传输线，但由于存在有损的介电材料和低功率处理能力，它们存在潜在的较高插入损耗。因此，在高功率应用中，如雷达和空间通信系统，微波部件传统上基于波导技术实现[2]。空心矩形波导通常用于实现低损耗天线系统部件，由于受工作频率制约的几何比例[3][4](在GPS频率下，典型的波导宽度为10cm)，通常大且重。此外，为了实现滤波器或基于波干扰操作的其他微波无源部件，必须级联几个大波导腔，这大大增加了部件的尺寸(GPS频率滤波器可以有半米长)。因此，微波部件的紧凑和低重量已成为关键问题，特别是对于小型卫星系统。当我们考虑需求显著增长的立方体/纳米/微型卫星时[5]，其通常为几公斤并且由尺寸约为10cm×10cm×11.35cm的立方体单元组成，对微波无源部件小型化的需求是显而易见的。因此，附接到天线馈线的连接微波部件的尺寸必须小于一个单元的尺寸[6]。

对于波导无源器件的设计，已经提出并实施不同的拓扑结构和技术，主要是基于E面或H面膜片(irises)、桩、柱和波纹[2]、[7]、[8]。这些滤波器的所有尺度都直接随着工作波长而变化。传统的策略大多使用直接耦合腔配置，作为具有不同横截面的波导腔的级联连接。对于更复杂的滤波功能，涉及非相邻腔之间的耦合的典型波导滤波器也已被研究，其中多端口矩形波导结需要被视为附加基本块。滤波器的另一种设计方法基于采用渐逝模[9]。在该技术中，滤波器基本上由空心波导壳体组成，其通过分流电容元件在标准波导接入端口之间传输能量。尽管这些滤波器的宽度比常规滤波器略小，而且工作频率低于主模的截止频率，但在该类型的微波滤波器中并没有观察到令人印象深刻的长度减少[10]-[13]。

在所有微波无源部件中，双工器和多工器具有更大的复杂性并且用于将两个或更多个通道连接到公共端口。它们在卫星系统中发挥着重要作用。双工器能使两个信号在相同通信通道上同时传输，或允许在接收一个频率时传输另一个频率(在该情况下它们被称为双工器)。接收器滤波器工作于低功率信号，而发射器滤波器需要处理高功率。因此，双工器因此基于波导技术被创造。此外，双工器和多工器的设计取决于通道滤波器的类型，其可以是各种拓扑结构，如波导歧管、T型结或Y型结[8]、[14]-[17]。需要采取措施以防止滤波器在共振时相互耦合。因此，不同因素导致这些系统的大电气尺寸，如波长尺度的构造块、腔的布置，以及最小化串扰所需的最小空间。

发明内容

本发明通过提供根据权利要求1所述的微波或毫米波无源器件或部件和根据权利要求83所述的方法来解决上述限制。本发明还涉及根据权利要求84所述的微波或毫米波无源器件或部件。

其他有利的特征可以在从属权利要求中找到。

为了解决目前微波滤波器的局限，这里介绍了一种创新的方法，其可以用作常规波导技术的替代，用于创造滤波器和多工器，与同轴、标准波导法兰和/或圆形/矩形天线馈线兼容。基于例如放置在截止腔或波导中的亚波长共振金属元件(例如引脚)的滤波器的该创新方法是一种小型化的且与波导技术不同的方法，其既利用了共振引脚的频率选择特性，又利用了主截止矩形腔或波导的感应电容特性。电包体(共振金属元件(例如，引脚或线))可以例如通过增材制造技术实现并且连接到例如全金属结构。由于导模的色散特性有趣地取决于主截止腔或波导的宽度，因此可以在不改变共振包体的形状和位置的情况下获得可调节的带宽(例如，1％-30％或更大(高达80％)。

本公开的发明解决了超紧凑微波带通滤波器、双工器和多工器设计中的关键限制。根据本公开，局部共振超材料(LRM)例如封闭在全金属结构中，并且由例如通过线介质实现的电共振包体或元件组成。用于雷达系统、5G通信、医疗器械、汽车雷达、无线电链路、机器对机器系统射电天文学以及特别是卫星通信的所有微波系统，都可以在空心波导和平面结构中从本发明受益。

本公开的创新确保带宽可调整性，允许可定制性和/或可调谐性。带宽的可定制性使得可以根据要求创造定制滤波器。可调谐性确保可重构滤波器。此外，由于简单带宽可调谐性的可能性是本公开的一个特别特征，因此它也可以为设计和实现可重构亚波长波导滤波器铺平道路。可重构带通滤波器[18]、[19]常规地基于渐逝模腔共振器[9]、[18]-[23]实现，是高度通用的射频宽带接收器的关键使能部件[13]、[23]。从系统的角度来看，同样多样化的通信、雷达、电子战和感测系统都需要可重新配置的滤波器。在广泛的应用和不同的频率范围中，所提出的技术的非限制性和示例性的第一原型是在Ku波段(12-18GHz)实现的，这是卫星通信中最商业化的频段之一，用于固定卫星服务(FSS)，广播卫星服务(BSS)，以及电信宽带服务[7]。频率范围并不局限于Ku波段的该示例性频段，这里仅用于原型的目的。本公开的装置和方法的优点涉及微波频率范围和毫米波频率范围，例如，一般在100MHz至100GHz的频率范围内，例如，特别是在1GHz至100GHz的频率范围内。

本发明介绍了一种新技术，用于实现定制的超紧凑和可调谐的全金属微波无源部件，如带通滤波器、双工器和多工器。所提出的部件可以例如由金属盒创造，其包含连接到其壁的一个或多个(基本上或接近)四分之一波长的线。这些线或引脚用作分离深亚波长距离的耦合亚波长共振器。通过调整它们的几何形状和布置，这些共振器被用来引导和过滤亚波长体积内的电磁能量。除了滤波，其他功能(如双工或多工)也是可能的。值得注意的是，滤波频率并不随横向系统的大小或引脚直径而变化，而是主要取决于引脚高度。

由于示例性的微型金属波导带通滤波器可以用作常规波导技术的替代，许多系统，如雷达系统；5G通信、医疗器械、汽车雷达、无线电链路、机器对机器系统；射电天文学；特别是卫星通信，都可以利用本发明所带来的紧凑性和轻量化。所提出的带通滤波器可以容易地设计成窄带和宽带滤波器，为设计可用于小型卫星中的具有小型化结构的双工器和多工器提供基本元件。原型可以完全使用增材制造来实现，如选择性激光熔融和失蜡铸造，其采用轻质和低损耗材料，如铝合金(AlSi10Mg)、铜、黄铜和银合金。因此，本发明与现有的高速和相对低成本的制造工艺兼容。为了减少插入损耗和多孔效应的风险，可以考虑在本公开的器件或部件的内部或内表面和/或外部或表面上镀银/金。

本发明的一些关键优势将在本公开的后面充分说明。这里，简要提及所提出的部件或器件与用于实现微波无源部件的常规技术相比的主要优点。

除了通过封闭在波导内部的亚波长LRM实现的紧凑性的主要特征之外，所提出的波导无源器件还保证可定制的带宽以及可调谐性，可以用于实现窄带或宽带器件，所需带宽在1％至30％或更大(高达80％)。为了获得该可调谐性，人们只需改变主波导的宽度，而无需调整亚波长共振器或增加耦合部件。该特点为使用波导技术设计其准椭圆型传递函数是可调整的可重构滤波器开辟了新的途径。此外，所提出的带通滤波器的设计程序简单，保证可定制类型的微波滤波器，这是本发明的重要的关键方面。滤波器射频参数的设计和建模不是基于共振器的电路模型，而是使用控制导模的色散，基于通过级联的亚波长(sub-λ)共振器的隧穿执行。此外，由于导模的小模轮廓，相邻波导的低串扰是可以预测的，这大大导致具有紧密通道的紧凑双工器和在小体积中的小型化多工器。另一方面，由于LRMs的杂化带隙(HBG)引起的高水平抑制导致带通滤波器的改善抑制带以及双工器和多工器中的通道之间的高隔离。

如上所述，本发明使用微波频率下局部共振超材料的物理特性，为设计和合成深亚波长滤波器、双工器、多工器或其他微波系统引入新技术。局部共振超材料在亚波长尺度上引导能量或诱导慢速光的能力已被报道[47]，然而，它们从未被考虑或建议用于微波滤波器或双工器的实际实现。

这些超材料经常在有效介质近似下被研究，主要是利用其高折射率[28]-[30]、亚波长成像或聚焦[31]-[34]或其负有效特性[33]、[35]-[38]。

共振超材料已分两类被研究。Epsilon负介质(ENG)，其显示出负的介电常数(ε_r)，而磁导率(μ_r)为正；以及Mu负介质(MNG)，其显示出正的ε_r和负的μ_r[39]。ENG超材料由电共振包体组成，通常在光学频率下使用，而MNG超材料包括磁共振包体，在微波频率下相对更容易设计和制造。由于MNG包体容易制造，如分裂环共振器(SRRs)或互补分裂环共振器(CSRRs)，研究人员也已在微带和共面传输线上实现了一些类型的超材料微波滤波器[40]-[42]。微带主介质上的共振包体显示出与电磁波的强烈相互作用，当它们与其他元件(如串联电容或并联电感)组合时可以用作微波滤波器。已经证明，共振SRRs和CSRs分别是窄带和宽带滤波器的有用颗粒[39]、[41][5]。尽管如此，文献中提出的这些先前的超材料滤波器的示例基于微带或共面传输线，因而，与天线馈线有关的大功率应用(卫星有效载荷或雷达系统)是不兼容的，这需要与同轴或矩形波导兼容的技术。我们的发明是不同的，因为它基于金属腔，使其与高功率馈线兼容。

最近，基于微波频率下的电共振包体在2D局部共振超材料(LRMs)中控制波的潜力已在[43]中介绍，其已证明在线介质中的亚波长波操纵能力[44]-[46]。在该方法中，依赖于单位晶格的局部共振和平面波的连续之间的法诺干扰(诱发杂化带隙)研究局部共振超材料的物理特性。LRMs中的法诺干扰不是基于由两个散射平面之间的波传播提供的相位延迟而产生的布拉格干扰，而是由亚波长共振器在其共振频率附近的非相位响应引起的。这些系统的工作频率是由于共振器的特性而不是它们的具体布置，因此与它们的整体尺寸无关。LRM中的线缺陷波导是亚波长LRM波导的很好的简单示例[47]，其基于共振器之间的隧穿，而不是光栅和光子晶体波导的布拉格干涉而工作[48]。尽管现有技术中开发的线缺陷波导展示了亚波长波导，但它们从未被应用于构造滤波器、双工器或多工器。这些波导表现出非常窄带的传输和在线的共振频率周围的高群速色散(GVD)。此外，[47]中的导模是在LRM的带隙内产生的，将器件的通带/抑制带限制到LRM的带隙。相比之下，本公开的装置不受这样的限制，并且确保更大带宽和低色散的导模，具有自定义通带和更大的抑制带。此外，本公开的装置的导模不是缺陷模。

本发明的上述和其他目的、特征和优点以及实现它们的方式将变得更明显，并且参考示出本发明的一些优选实施例的附图，从以下描述的研究将最好地理解本发明本身。

附图说明

图1A示出了在共振频率f_r附近的亚波长共振器链中的入射波的传播。图1B示出了1D局部共振超材料的色散曲线。

图1C示出了本公开的微波或毫米波器件或部件的引导机构取决于空心波导和封闭在其中的引脚两者。

图1D示出了本公开的创新概念，其是实现为示例性PPW(引脚-管波导)结构的局部共振超材料波导(LRW)，PPW结构由一个或几个共振引脚制成，所述共振引脚插入支持引脚的共振频率(f_r>f_c1)周围的传播模的主管或波导中。

图1E示出了一种PPW结构，其由一个或几个共振引脚制成，所述共振引脚插入主波导中并且具有低于波导的截止频率的共振频率(f_r<f_c2)。

图1F示出了(左)截止频率为f_c的管，(中)具有共振频率f_r的1D共振超材料，以及(右)引脚和管的相互作用以产生导模，其中f_r<f_c。

图1G示出了在管截止以下操作的引脚-管波导，其具有不同的宽度(a)W和(b)W'，其中W<W'。示出了具有渐逝管的PPW的亚波长导模(实线)的色散曲线(实线)，其中虚直线示出了局部引脚共振。阴影区域示出了主管/空心波导的截止区域。图1H(左)示出了具有沿着主管方向的周期性边界条件(PCB)的PPW的单位晶格，其中2h_r<W。图1H(右)示出了该结构的能带图，其中虚线是具有截止频率f_c的无负载波导的色散曲线，而单独的局部共振在f_r＝17GHz周围(第一类f_r>f_c)。f_o(CPPW单位晶格的共振频率)上方的阴影区域以HBG为特征。

图1I示出了(左)由不同类型的引脚阵列加载的传播矩形波导，以及(右)不同PPW结构的传输光谱(第一类f_r>f_c)。

图2A示意性地示出了空心矩形波导中的共振引脚链或阵列，其中f_r<f_c或2h_r>W，图2B示意性地示出了空波导的单位晶格，并且图2C示意性地示出了局部共振超材料(LRC)波导的单位晶格。

图3A示出了示例性宽度为W＝a＝2.5mm的LRM波导(LRW)的色散曲线，图3B示出了示例性宽度为W＝a＝2.5mm和W＝3a＝7.5mm的LRM波导(LRW)，例如PPW的色散曲线，图3C示出了示例性宽度为W＝a＝2.5mm和W＝11a＝27.5mm的LRM波导(LRW)的色散曲线，并且图3D示出了示例性宽度为W＝a＝2.5mm、W＝3a＝7.5mm和W＝11a＝27.5mm的LRM波导(LRW)的色散曲线。

图4A示出了根据本公开的示例性微波部件或器件，并且更特别地示出了包括示例性连接的架构，所述连接是示例性LRW滤波器或PPW滤波器的同轴连接(同轴端口)。图4B示出了示例性LRW滤波器的主要设计参数，所述参数可以针对最佳的同轴转换(高回波损耗)，改善的频率选择和较少的插入损耗进行优化。

图5示出了本公开的示例性带通滤波器的散射光谱(S11和S21)，用于表1的优化参数。

图6示出了不同d_y值(波导的宽度)的示例性带通滤波器的S₂₁散射光谱。

图7示出了改进的探针结构，其中使用例如条形天线获得高回波损耗，在该特定的示例中，其宽度为2mm。

图8示出了根据本公开的示例性微波或毫米波滤波器，其中包括示例性的简单结构，用于手动或自动调整带通滤波器带宽。

图9A至9D示出了根据本公开的示例性微波或毫米波带通滤波器，其包括输入超材料端口和输出超材料端口(第一类PPW)，图9E示出了图9D的示例性滤波器的通带或频率响应，其利用空心波导的引脚之间的距离逐渐减小，以及超材料端口带来的优势。

图10示出了根据本公开的示例性微波部件或器件，其是双工器，包括示例性Y型结，具有作为输入端口的宽带滤波器，两个窄带通道以及金属壁。

图11示出了根据本公开的另一示例性微波部件或器件，其是双工器，包括输入超材料端口以及第一和第二输出超材料端口。

图12A示出了根据本公开的另一示例性微波部件或器件，包括示例性T型结双工器或由示例性T型结双工器组成，其使用例如全金属盒中的LRW，并具有示例性同轴端口。

图12B示出了图12A的示例性双工器的S₂₁、S₃₁、S₁₁光谱。

图13A至13D示出了根据本公开的示例性微波部件或器件，其是多工器，例如，六端口多工器，例如，小圆柱体(例如42mm)的形式，中间有一个输入端口，有六个径向输出端口，其中同轴端口在该示例中示出。

图13E示出了通过激励多工器的中间同轴端口而产生的六个端口的输出光谱。

图13F示出了图13A的替代多工器。

图14A和14B示出了在高度变化δh＝h_j-h_i，例如＝h₃-h₂，其中分别在δh＝0.5mm和δh＝0.3mm的情况下，通过激励分路器的中间同轴输入而产生的六个输出的传输光谱。

图15A和15B示出了根据本公开的另一示例性微波部件或器件，其是多工器，例如，四端口多工器，包括一个输入超材料端口和三个输出超材料端口，因此形成示例性三工器。

图16A和16B示出了LRW或任何PPW结构与具有相同工作频率范围(例如，Ku波段的WR75)的波导的直接侧面和顶部连接，图16C和16D示出了使用同轴线从波导顶部上的槽耦合电磁波。

图17A和17B示出了根据本公开的另一示例性微波部件或器件，其包括天线馈线和带通滤波器，具有输入和输出超材料端口。

图18A和18B示出了根据本公开的另一示例性微波部件或器件，其包括天线馈线、双工器以及超材料端口。

图19示出了根据本公开的另一示例性微波部件或器件，其包括功率分配器或由功率分配器组成，例如，一个输入和三个输出。

图20示出了根据本公开的另一示例性微波部件或器件，其包括正交模转换器(OMT)或由正交模转换器(OMT)组成，包括超材料端口以组合和分割具有不同极化的两个通道。

图21A和21B示出了根据本公开的另一示例性微波部件或器件，其包括双频带滤波器或由双频带滤波器组成，包括超材料端口以在一个波导中路由具有高通道水平隔离的两个通道。分离构件或壁SW包括在通道之间并将共振结构的阵列分离。

图22A和22B示出了根据本公开的另一示例性微波部件或器件，其包括紧凑的急弯滤波器或由紧凑的急弯滤波器组成。

图23A示出了根据本公开的示例性器件或组件，示出了波导可以具有任意的横截面形状。

图23B示出了根据本公开的示例性器件或组件，其中波导可以是扭曲的，并且共振结构的阵列可以沿着波导的引导方向逐渐倾斜。

图23C示出了根据本公开的示例性器件或组件，其中波导包括急弯。

图23D示出了根据本公开的包括共振结和分支的示例性器件或组件。

图24示出了根据本公开的另一示例性微波部件或器件，其包括陷波滤波器或由陷波滤波器组成。

图25示出了根据本公开的另一示例性微波部件或器件，其包括带阻滤波器或由带阻滤波器组成。

图26示出了具有两个引脚的紧凑WR75滤波器的(左)俯视图和(右)前视图，以及(底部)测量和模拟结果(S21和S11)。

图27示出了(a)模拟模型和(b)6阶PPW滤波器的制作样品，顶部有两个同轴端口，具有h_r＝4mm和W＝4mm，以及(c)从时域全波模拟和实验提取的S-参数。

图28示出了(a)无负载管和PPW滤波器的模拟结果，其指示三个主要部分：i)亚波长模，ii)抑制带，以及iii)主模，(b)各种W值的S₂₁，意味着不同的带宽。

图29示出了(a)结构的模图与W的关系，以及(b)亚波长模的分数带宽(通带)的变化与W的关系。

图30示出了(a)直径为8.8mm的圆柱形PPW，(b)横向位置无序的矩形PPW，(c)宽度分别为6mm和8.8mm的矩形和圆柱形PPW的传输散射(S₂₁)光谱，以及无序矩形PPW，其引脚在Y轴上随机定位。

图31示出了(a)PPW与标准波导的直接连接，以及(b)带有波导端口的PPW的散射光谱。

图32示出了(a)由共振引脚加载的波导端口，(b)引脚高度h_p的各种值的传输光谱S₂₁。

图33示出了(a)包括4引脚超端口的CPPW滤波器，以及(b)12GHz下的电场分布。

图34示出了(a)包括超材料端口的制造的PPW滤波器，右侧使用铝3D打印，左侧是镀银样品，(b)PPW滤波器的散射光谱，以及(c)镀银之后的减小的插入损耗。

图35(a)至35(f)示出了根据本公开的滤波器器件，其中引脚具有不同布置。图35(a)至35(c)示出了周期性布置的引脚阵列，图35(d)至35(e)示出了随机定位或随机排序分组的引脚，图35(f)示出了在一个方向上尺寸减小的引脚，并且图35(g)示出了由此产生的传输特性。

图36A至36D示出了共振结构可以采取许多不同的形式或轮廓，并且不局限于引脚形式，图36E示出了图36D中所示的具有不同高度h_r的共振结构的传输特性。

图37示出了根据本公开的另一示例性滤波装置，其包括多个超材料端口或连接器之间的同轴端子或探针。

图38(a)至38(b)示出了具有不同空心波导宽度的滤波器器件，并且图38(c)示出了这些器件的由此产生的传输特性。

图39(a)示出了具有不同长度的滤波器器件，其中第二滤波器器件的元件在长度方向上被压缩，导致空心波导长度变短和卵形共振引脚，图39(b)示出了这些器件的由此产生的传输特性，表明对长度变化的大容忍度。

在本文中，在可能的情况下，使用相同的附图标记来表示图中共同的相同要素。

具体实施方式

图4和6至25示出了根据本公开的示例性无源微波或毫米波部件或器件1。图4和6至9示出了示例性微波或毫米波滤波器，图10至12示出了示例性双工器，并且图13至15示出了示例性多工器。

图4和6至9示出了示例性微波或毫米波无源部件或器件1，其是微波或毫米波带通滤波器3。

本公开的器件和方法的优点涉及微波频率范围和毫米波频率范围，例如，器件在频率范围100Mhz至100GHz，或例如在频率范围1GHz至50GHz，或例如卫星通信频率范围内操作。

例如在图8中可以看到，微波或毫米波无源器件或部件1或微波或毫米波带通滤波器3包括微波或毫米波波导，例如空心或平面波导5，并且还包括共振结构9或耦合共振结构9的至少一个或多个阵列7。

共振结构9例如是辐射耦合共振结构。

共振结构9(或相邻共振结构9)经由通过这些共振结构生成的电场和磁场(或模态电场和磁场)进行耦合。能量通过该耦合在一个共振结构9和另一个之间耦合或从一个共振结构9耦合到另一个。

空心波导5配置成支持微波或毫米电磁辐射的渐逝模或波。空心波导5例如是单模空心波导。

空心波导5具有波导截止频率f_c，在该截止频率以下，空心波导5不支持传播模或波。例如，在截止频率f_c以下，微波或毫米电磁辐射的横向电TE模不会在空心波导5中传播。

截止频率f_c例如是空心波导5的最低截止频率。空心波导5的结构或尺寸确定截止频率f_c。空心波导5的截止频率f_c是空心波导5在空的时候或者在波导5内部没有任何共振结构9的时候的频率。

共振结构9或阵列7或阵列7的每个共振结构9的共振频率f_r低于或小于空心波导5的截止频率f_c。

空心波导5可以被认为限定管或管结构5。因此无源器件或部件1可以被视为包括或由加载有共振结构或引脚9的主空心(金属)管5构成，其可以被指定为引脚-管波导PPW。在讨论无源器件或部件1时，本文将提到引脚-管波导PPW，这些术语是可互换的。需要指出的是，管或管结构5不限于圆柱形状。

每个共振结构9配置成提供或产生至少一个局部共振器LR。每个共振结构9的局部共振器LR(或共振器)彼此辐射耦合或直接电磁耦合。局部共振器LR在共振结构9的局部。

共振器LR例如可以由电荷或带电粒子组成，在有微波或毫米波电磁辐射或微波或毫米波电磁波的情况下，电荷或带电粒子在共振结构9中振荡或共振。

阵列7例如提供多个辐射耦合的局部共振器LR或直接电磁耦合的局部共振器LR的阵列。

空心波导5配置成支持微波或毫米电磁辐射的至少一个或多个渐逝模或波，其与共振结构9的局部共振器LR耦合或相互作用以在微波或毫米波无源器件1中提供亚波长导模SWGM。空心波导5的渐逝模或波允许能量从一个共振结构9耦合到另一个或在其中发挥作用。

器件1的亚波长导模SWGM限定微波或毫米波无源器件1的微波或毫米波频率通带FPB(例如，参见图6)。

共振结构9被辐射耦合和/或通过直接电磁耦合进行耦合。即，共振结构9是直接电磁耦合的共振结构9。共振结构9(或相邻共振结构9)的电场和磁场(或模态电场和磁场)具有直接耦合(或彼此直接耦合)。有共振结构9的直接电和磁耦合。

通过直接耦合，耦合发生在彼此靠近或接近放置(例如，在亚波长距离处)的共振结构9(例如，开放式共振器)之间，并且它们的电场和磁场可以直接耦合。

如下面进一步所述，共振结构9例如是允许直接耦合的开放式共振器。

可以利用或影响耦合，以通过例如波导5的渐逝模调整器件的带宽。

空心波导5包括第一壁结构11和第二壁结构15，两者都在引导方向GD上延伸。空心波导5还包括在第一壁结构11和第二壁结构15之间延伸的互连基部或壁结构17。第一壁结构11和第二壁结构15和互连壁结构17包围一个阵列或多个阵列7。第一壁结构11和第二壁结构15从互连壁结构17延伸出来以包围阵列7。第一壁结构11和第二壁结构15的高度或延伸例如大于共振结构9的高度h。第一壁结构11和第二壁结构15例如大致垂直于互连壁结构17延伸，以包围阵列7。

无源微波或毫米波器件1还包括一个在第一壁结构11和第二壁结构15之间延伸的封壳或天花板EWS(例如，参见图4A和8)。封壳EWS与互连基部17相对定位。

第一壁结构11和/或第二壁结构15可以限定固定不动的结构。第一壁结构11和/或第二壁结构15可以例如附接到互连壁结构17。替代地，第一壁结构11和/或第二壁结构15是移动的，并且配置成相对于阵列7移位。第一壁结构11和/或第二壁结构15例如可相对于阵列7移动或移位，以增加或减少壁结构11、15与阵列7或局部共振结构9之间的距离。

第一壁结构11和第二壁结构15例如可以是围绕阵列7的连续壁或围壁的一部分。第一壁结构11和第二壁结构15由连续壁或围壁的其他部分互连。

空心波导5的宽度W小于阵列中一个或每个共振结构9的高度h_r的两倍。空心波导5的宽度W例如是第一壁结构11和第二壁结构15之间的宽度。

空心波导5的宽度W可以例如沿着引导方向GD逐渐减小(tapered)或逐渐变化。在封壳EWS和互连基部17之间的空心波导的高度h也可以沿着引导方向GD逐渐减小或逐渐变化。逐渐减小允许改善匹配，减少插入损耗，并获得频率通带分布的急剧衰减。

共振结构9的一个阵列7(或多个阵列)封闭在空心波导5内部或在空间上包含在空心波导5内部。共振结构9的一个阵列7(或多个阵列)由壁结构11、15、互连基部17和封壳或天花板EWS包围或围绕。封壳EWS、互连基部17以及第一壁结构11和第二壁结构15限定主腔，耦合共振结构9的阵列7位于所述主腔中。例如，封壳EWS与第一壁结构11和第二壁结构15物理接触以限定主腔。例如，互连基部17与第一壁结构11和第二壁结构15物理接触以限定主腔。例如，封壳EWS、互连基部17以及第一壁结构11和第二壁结构15完全包围或围绕耦合共振结构9的阵列7。

例如，第一壁结构11、第二壁结构15、互连基部17和封壳或天花板EWS可以限定连续的封壳或围绕物，或完全闭合的封壳或围绕物，其包围或围绕至少一个阵列7或共振结构9。例如，封壳或围绕物在与至少一个阵列7的延伸方向(大致)垂直或不平行的方向上是连续的或完全闭合的。连续的封壳或围绕物，或完全闭合的封壳或围绕物限定至少一个阵列7位于其中的内腔或室。例如，第一壁结构11、第二壁结构15、互连基部17和封壳或天花板EWS可以限定完全横向闭合的主体。

例如，连续的或完全封闭的封壳可以限定至少一个第一开口和/或至少一个第二开口，所述开口配置成接收(或附接到的)端口、端子或连接器19A，例如下面进一步讨论的超材料端口或超材料连接器。

封闭在空心波导5内部的共振结构9的一个阵列7(或多个阵列)(以及多个耦合的局部共振器LR的阵列)配置成提供或产生无源微波或毫米波器件1的至少一个微波或毫米波频率通带FPB(例如，参见图6)。

例如，频率通带FPB提供或产生可以从滤波器3或由滤波器3输出的至少一个选定的微波或毫米波信号。例如，选定的微波或毫米波信号是从输入到、传播于或通过器件3的微波或毫米波频率下的更广微波或毫米波信号中过滤或选择出来的，例如，比通带FPB频率范围更广或更宽。

阵列7延伸到波导5内部。例如，阵列7在波导5的延伸方向或引导方向GD上延伸。例如，引导方向GD可以是波导5或波导5的一部分的延伸方向。例如，阵列7可以在与波导5的延伸方向大致垂直的方向上延伸。阵列7可以向第一壁结构11和/或第二壁结构15延伸。

阵列7位于第一壁结构11和第二壁结构15之间。每个共振结构9从互连壁结构17延伸到微波波导5中，以限定微波亚波长共振结构或深亚波长共振结构。

阵列7的共振结构9可以在空心波导5内部周期性或非周期性地延伸。例如，共振结构9的周期性、半径或高度h_r可以沿着引导方向GD逐渐减小或逐渐变化。器件1的功能在很大程度上可以容忍共振结构9之间的周期性、半径或高度h_r的变化，有利于这些器件的制造。阵列7的共振结构9可以以线性或弯曲的方式布置，和/或以一排或多排布置。

多个共振结构9可以替代性地或附加地以随机顺序随机定位或分组。图35(d)和35(e)示出了示例性和非限制性的随机布置。

例如，阵列7可以是或限定1D阵列或线性阵列。1D阵列或线性阵列可以延伸并分支为在与初始阵列7的初始延伸方向不同的方向上延伸的多个1D阵列或线性阵列(或至少第一和第二1D阵列或线性阵列)。

例如，共振结构9的阵列7可以限定共振结构9和耦合的局部共振器的非手性阵列。

共振结构9限定或具有远小于所施加的微波或毫米波电磁辐射的自由空间波长的尺寸。例如，从互连壁结构17延伸到波导5中的局部共振结构9的结构的高度h_r小于所施加的微波或毫米波电磁辐射的波长或器件1的预定工作频率范围。例如，结构9的横截面直径d_cs(或横截面厚度和宽度)也小于所施加的微波电磁辐射的波长。例如，共振结构9的所有组成元件是亚波长尺寸。

共振结构9(以及其中的局部辐射耦合的一个共振器或多个共振器)配置成与输入的微波或毫米波电磁场或信号耦合，所述电磁场或信号例如通过端口或端子19提供给波导5。例如，亚波长高度h_r可以具有扩展值(基本上)λ/4、λ/6、λ/8、λ/10或更小。例如，亚波长直径d_cs(或横截面厚度和宽度)可以(基本上)为λ/16、λ/24、λ/32、λ/40或更小。

共振结构9配置成彼此耦合。例如，相邻或连续的共振结构9分离微波或毫米波亚波长距离。例如，连续的共振结构9分离数值为λ/4、λ/6、λ/8、λ/10或更小的距离。

例如，共振结构9是无源共振结构9。局部共振器LR是局部无源共振器。

共振结构9可以包括金属共振元件或由金属共振元件组成。

例如，每个共振结构9包括或由亚波长延伸或长度h_r的细长导电元件组成(所有共振结构9都是如此)。每个共振结构9可以包括或由共振金属材料或共振超材料组成，所述材料配置成产生至少一个或多个局部共振器LR或包括至少一个或多个局部共振器LR。

例如，共振结构9(和局部共振器LR)可以配置成在表征微波或毫米波在器件1中传播的频率特性或色散曲线中产生至少一个带隙或杂化带隙。耦合共振结构9的阵列7配置成提供微波或毫米波频率阻带FSB，而器件1的亚波长导模SWGM的频率在该频率阻带FSB之外或低于(小于)该频率阻带FSB。

空心波导内部的共振结构9也配置成提供或产生至少一个微波或毫米波频率通带FPB(例如，参见图6)。

共振结构或结构9配置成提供或产生具有或限定共振频率f_r的局部共振器9。每个局部共振器LR的共振频率f_r由共振结构9的长度或伸长延伸h_r限定。器件1或微波带通滤波器3的截止频率由共振结构9的长度或伸长延伸h限定。

改变位于空心波导内部的共振结构9的伸长延伸h_r可以改变由微波无源器件1产生的频率阻带FSB的光谱位置(或器件1的亚波长导模SWGM的光谱位置)。

微波无源器件1的频率阻带FSB和亚波长导模SWGM的带宽也由共振结构9的长度或伸长延伸h_r限定。器件1的亚波长导模SWGM的频率低于或小于阵列7的共振结构9的共振频率f_r。

如前所述，共振结构9的共振频率f_r低于或小于空心波导5的截止频率f_c。截止频率f_c和共振频率f_r之间的频率差被设定或确定成使得空心波导5的传播模或波影响共振结构9的局部共振LR，以确定或修改器件1的频率通带或带宽。f_c和f_r的相对值被确定，以便对器件1的亚波长导模的色散曲线进行成形。

例如，共振结构或每个共振结构9可以包括或由细长的导线或引脚组成。细长的导线或引脚可以包括或由至少一种金属组成，例如，黄铜、铜、银或铝。

例如，共振结构9可以包括或由导电或金属共振结构组成。例如，共振结构9可以包括或由例如由直线、螺旋线或螺旋物限定或提供的(小)电开放式共振器组成。共振结构9限定或是开放式共振器，包括或由延伸以限定特定形状的线或实心导电体/金属体组成，其非限制性示例可以在图36A至36D中看到。例如，共振结构9不是闭合共振器，如立方体腔或圆柱体。

共振结构9不限于直杆、引脚或线，而是可以采取或限定许多不同的形状。例如，共振结构9可以限定螺旋形、螺旋状、环状、管状或环结构或形式。在图36A至36D中示出了示例性的形式。共振结构9可以包括或由实心导电体或金属体组成，其从空心波导5的表面延伸，以限定环，如圆形或矩形的环或螺旋形或螺旋状的延长(图36A至36D)。

例如，共振结构9可以倾斜或定向，例如如图36C中所示。

共振结构9可以包括或由实心元件或主体(非空心/无腔元件或主体)组成，其延伸以确定所需的形状，例如上述那些示例性的形状。

例如，阵列(或分组)7可以包括具有多个不同形状的共振结构9。

例如，共振结构9(例如，杆、引脚或线)可以具有或限定不同的横截面形状。例如，图35(f)示出了卵形或椭圆形的横截面形状。从空心波导的表面延伸以限定共振结构9的所需形式的实心导电体或金属体可以具有不同的横截面形状，例如，如图36B中所示的圆形或椭圆形，或如图36C和36D中所示的矩形。

例如，阵列7(或其子阵列)可以包括N个共振结构9，例如，2≤N≤20，例如，N＝5、6、7或8。

波导5还可以包括或由至少一种金属组成，例如，黄铜、铜、银、铜、银或铝。例如，微波导5可以包括或由空心波导或空心金属波导组成。例如，微波波导5可以限定矩形波导或圆柱形波导。这些波导形式作为非限制性示例被提供。

由第一壁结构11和第二壁结构15限定的波导5的宽度W或阵列7与第一壁结构11和/或第二壁结构15之间的距离d_y限定滤波器3的微波或毫米波通带FBP的带宽。微波带通滤波器3配置成通过改变空心波导5的截止频率来限定微波或毫米波通带FPB的带宽。

例如，这通过第一壁结构11和/或第二壁结构15可移动并配置成相对于阵列7移位来实现，如上所述。

图8示出了移位系统DS的非限制性示例，所述移位系统包括螺杆21A和外部构件23A，用于通过改变空心波导5的截止频率手动或自动设置或重新配置微波或毫米波通带FPB和滤波器3的带宽。外部构件23A保持在器件3上的固定位置，并且第一壁结构11可相对于外部构件23A和互连壁结构17移位。移位系统DS还可以包括至少一个弹簧(未示出)，所述弹簧互连并位于外部构件23A和第一壁结构11之间以保持第一壁结构11的位置，并且在螺杆21A向外旋转时允许第一壁结构11向外部构件23A移回。

图8的示例性实施例通过移除底板/盖子(互连壁结构17)示出了器件1的内部零件。尽管引脚9似乎悬浮在空气中，但它们与地平面(互连壁结构17)连接，仅仅为了图示目的在图中未示出地平面。封壳EWS因此在图8中是可见的。

例如，螺杆21A通过外部构件23A拧入以接触第一壁结构11。螺杆21A的旋转增加或减少阵列7和第一壁结构11之间的距离，允许改变微波或毫米级通带FPB和滤波器3的带宽。移位系统DS可以附加地包括另一螺杆21B和另一外部构件23B(和弹簧)，其以相同的方式布置以移位第二壁结构15。

例如，螺杆可以通过螺杆的端部处的小球或轴承连接到壁11和15。轴承和小球允许螺杆转动并拉动可移动的壁。

移位或调整可以手动进行，或者可以通过使用电气或机械方法进行。例如，第一壁结构11和第二壁结构15可以包括或由连续或平面金属壁或板组成，例如如图8中所示。面向阵列7的壁结构的表面可以是平面的或非平面的。例如，壁结构的表面可以延伸以限定其轮廓是变化的非平面或表面。

可选地，无源微波或毫米波器件1可以附加地包括在空心波导5的一侧位于耦合共振结构9的阵列7和第一壁结构11之间的共振超材料，以及位于耦合共振结构9的阵列7和第二壁结构15之间的共振超材料。共振超材料配置成提供或产生局部共振器。

共振超材料可以包括或由多个或一群细长导电体组成。细长导电体限定微波亚波长细长导电体。例如，导电体附接到互连壁结构并从互连壁结构延伸。

导电体限定微波亚波长结构(高度和横截面)。例如，延伸到波导5的主体的高度大于共振结构9的高度h。

细长导电体在与共振结构9(基本上)相同的方向上延伸。例如，多个细长导电体可以随机定位或以随机排序分组。

细长导电体可以包括或由至少一种金属组成，例如，黄铜、铜、银或铝。

在阵列7和空心波导壁之间包含共振超材料是可选的。例如，空心波导5在空心波导壁之间可以无共振超材料或无人工壁。例如，空心波导5可以在耦合共振结构9的至少一个阵列7和第一壁结构11之间无共振超材料或无人工壁，并且可以在耦合共振结构9的至少一个阵列7和第二壁结构15之间无共振超材料或无人工壁。

例如，微波或毫米无源部件1和滤波器3可以包括第一端子或探针19A和第二端子或探针19B，允许微波电磁场或信号向和从波导5和滤波器3输入和从其输出。

例如，阵列7完全或部分地位于第一端子19A和第二端子19B之间。

第一端子或探针19A和/或第二端子或探针19B可以包括或由同轴端子或探针组成，或者替代地可以包括或由条形端子或探针组成。端子19可以替代地包括或由波导或波导端口组成，例如矩形波导。如前所述，本公开的微波或毫米无源部件或器件1或波导5还包括例如与互连壁结构17相对定位的封壳或围壁结构EWS(例如，参见图4A和4B)。围壁结构EWS在第一壁结构11和第二壁结构15之间延伸。例如，端子19可以从围壁结构EWS延伸到波导5中。围壁结构EWS可以限定或包括完全延伸通过围壁结构EWS的开口，端子19通过所述开口延伸并进入波导5(例如如图4A和4B中所示)，或者(矩形)波导附接到所述开口以提供和接收微波信号。

替代地，可以以相同方式通过互连壁结构17提供端子19。

器件1可以包括至少一个或多个侧向开口LO1、LO2，用于与端子或端口耦合以提供微波或毫米波信号进入器件1或从器件1取出微波或毫米波信号(例如，参见图12A、16A、16B)。例如，波导可以连接到侧向开口LO1、LO2，例如，输入和输出波导。

例如，侧向开口(或端口)LO1、LO2可以由封壳EWS、互连基部17以及第一壁结构11和第二壁结构15(或封壳EWS、互连基部17或壁结构11、15中的任何一个)限定，并且位于共振结构9的至少一个阵列7的前面或与其相对定位。

例如，侧向开口(或端口)LO1、LO2也可以由器件1的侧向末端LE(例如，参见图12A、16A、16B)限定。例如，在实施例中，图8的器件1的同轴输入和输出19A、19B可以由连接到图8的器件1的侧向末端LE中限定的开口的输入和输出端子代替。

器件1可以包括用于将输入和输出端子/端口连接到器件1的连接装置。例如，器件1可以包括用于附接到输入和输出端子/端口的相应法兰的法兰和紧固装置，如螺钉。输入和输出端子/端口可以替代地一体附接到器件1。

在一个实施例中，微波或毫米波无源器件1包括至少一个连接器或耦合器19A、19B(例如，如图9A至9D中所示)，其包括共振超材料9B。该信号连接器或端口被指定为超材料端口或超材料连接器19A、19B。微波或毫米波无源器件1包括至少一个超材料端口或超材料连接器19A、19B。图32至34示出了超材料端口或超材料连接器的非限制性示例性实施例。

超材料端口或连接器19A、19B包括封闭多个共振结构9B或耦合共振结构9B的空心波导5B。例如，耦合共振结构9B是辐射耦合共振结构9B或直接电磁耦合共振结构9B(如前面关于空心波导5的共振结构9进行解释的)。多个耦合共振结构9B形成耦合共振结构9B的集群或分组。例如，空心波导5B是单模空心波导，或者替代地是多模空心波导。

超材料端口19A、19B包括与器件1的空心波导5附接、成一体或集成的第一连接装置或接口C1，以及配置成附接到另一部件、器件或物体的第二连接装置或接口C2。例如，连接装置C1、C2包括波导法兰FL或由波导法兰FL组成。例如，波导法兰FL可以包括孔，允许通过紧固装置(如螺钉或螺母和螺栓)进行附接。

空心波导5B封闭位于其中的多个耦合共振结构9B，以便在超材料端口19A、19B附接到器件1时面向或邻近器件1的阵列7。

例如，在超材料端口19A、19B附接到器件1时，超材料端口19A、19B的至少一个或多个共振结构9B与共振结构9的阵列7分离微波或毫米波亚波长距离。例如，该分离距离的值为λ/4、λ/6、λ/8、λ/10或更小。

共振结构9B与先前关于器件1描述的共振结构相同，然而，例如，共振结构9B的共振频率f_r与器件1的阵列7的共振结构9的共振频率不同。

与其他耦合器/连接器如标准波导(例如WR75)相比，超材料端口19A、19B允许提高与器件1的匹配效率。空心波导5b被加载(例如，在将接近器件1的阵列7的位置)多个共振结构9B，例如，如图9A至9D中所示。共振结构9B用作局部共振超材料，具有的共振频率f_r高于或大于微波或毫米波无源器件1的共振结构9的共振频率f_r。共振结构9B具有的共振频率f_r也高于超材料端口19A、19B的主空心波导5B的截止频率。例如，超材料端口的共振结构9B的高度小于器件1的共振结构9的高度。这允许所需的频率范围或频带可以传递给器件1。

共振结构9的共振频率f_r例如在波导5B支持传播横向电TE模或单传播横向电TE模的频率范围内。

超材料端口19A、19B确保对通过或传播通过它的微波或毫米波信号进行滤波，并且用于实现低通或带通滤波器。超材料端口19A、19B允许高效地将电磁波从例如标准波导(例如WR28)耦合到滤波器3或无源器件1。在图9E中可以看到，超材料端口19A、19B实现低通或带通滤波器，使信号的频率分布具有低插入损耗和急剧衰减(两侧处通带的陡斜率)。

超材料端口19A、19B提供转换介质，其在通带中引起一些极点(传输带峰值)并在抑制带中引起一些零点(传输带最小值)。在极点频率附近或周围，能量高效地从例如标准波导通过超材料端口19A、19B耦合到器件1。引脚9的尺寸和它们之间的距离被调整，以使期望频率处的一个或多个极点通过，并使抑制带中的零点滤除非期望频率。

如图9A至9D中所示，引脚/共振结构9B的数量可以变化，并且它们的相对布置可以以不同的模式布置。布置可以是周期性的或非周期性的。引脚/共振结构9B的尺寸(高度和/或横截面厚度)和/或它们之间的距离或分离被调整和确定以限定频率上的滤波曲线，所述滤波分布通过器件1的频率通带FPB的频率值，并且在例如高于或大于器件1的频率通带FPB的频率值处引起零点或最小值。在位于器件1的抑制带的频率处引起零点或最小值。

共振结构9B可以以线性或弯曲的方式布置，和/或以一排或多排布置。

传播主波导5B中的多个共振结构9B的布置对应于无源器件1的频率通带FPB(或无源器件1的亚波长导模的频率)来确定，以便滤除或去除高于或大于无源器件1的频率通带FPB(或无源器件1的亚波长导模的频率范围)的频率，并允许频率通带FPB的频率值通过器件1。因此改变多个共振结构9B的布置，以调整滤波分布以获得与器件1的期望匹配效率以及低插入损耗和急剧衰减。

例如，如图9A至9D中所示，器件1包括第一超材料端口19A，所述第一超材料端口包括多个耦合共振结构9B，所述多个耦合共振结构封闭在空心波导5B内部并配置成将电磁波耦合或传输到微波或毫米波无源器件1的空心波导5中。器件1还包括第二超材料端口或连接器19B，所述第二超材料端口或连接器类似地包括配置成将电磁波传输到器件1之外的多个耦合共振结构9B。第二超材料端口或连接器19B类似地用于实现低通或带通滤波器以提供期望的匹配效率、低插入损耗和相对于从器件1耦合到连接到器件1的后续部件(例如标准波导)的信号的急剧衰减。例如，第二超材料端口19B的传播主波导5B中的多个共振结构9B的布置可以与图9A中所示的第一超材料端口9A的布置不同，以获得输出信号的急剧衰减。

超材料端口19A、19B的空心波导5B配置成支持微波或毫米电磁辐射的(或至少一个)横向电TE模。例如，超材料端口19A、19B的空心波导5B配置成支持单传播横向电TE模。

空心波导5B包括第一壁结构11B和第二壁结构15B，在第一壁结构11B和第二壁结构15B之间延伸的互连基部或壁17B，以及在第一壁结构11B和第二壁结构15B间延伸的封壳或天花板EWSB。封壳EWSB与互连基部17B相对定位。

封闭在空心波导5B内部的多个耦合共振结构9B配置成提供耦合的局部共振器LR和至少一个频率阻带FSB。多个耦合共振结构9B位于第一壁结构11B和第二壁结构15B之间。每个共振结构9B从空心波导5B的互连基部17B延伸到空心微波波导5B中，以限定亚波长共振结构。连续的共振结构分离亚波长距离。

封壳EWSB和互连基部17B物理接触第一壁结构11B和第二壁结构15B，以限定多个耦合共振结构9B位于其中的主腔。

器件1的阵列7的共振结构9的共振频率f_r低于第一和/或第二超材料端口19A、19B的多个耦合共振结构9B的共振结构9B的共振频率f_r。第一和/或第二超材料端口19A、19B的多个耦合共振结构9B中的共振结构9B的共振频率高于第一超材料端口19A和/或第二超材料端口19B的空心波导5B的截止频率。

例如，共振结构9B的共振频率f_r在空心波导5B支持微波或毫米电磁辐射的横向电TE模的频率范围内。

第一和/或第二超材料端口的空心波导5B的宽度W_MP大于第一超材料端口的共振结构9B或每个共振结构9B的高度h_r的两倍。宽度W_MP在第一壁结构11B和第二壁结构15B之间延伸。共振结构9B的高度h_r在封壳EWSB和互连基部17B之间延伸。第一超材料端口19A的(一个或多个)共振结构9B的高度h_r、(一个或多个)共振结构9B的横截面宽度/厚度、共振结构9B之间的距离和共振结构9B的分组模式/布置限定允许选定微波或毫米波信号进入微波或毫米波无源器件1的频率或频率范围。

第二超材料端口的共振结构9B的高度h_r、(一个或多个)共振结构9B的横截面宽度/厚度、第二超材料端口19B的共振结构9B之间的距离和共振结构9B的分组模式/布置限定选定微波或毫米波信号传输到微波或毫米波无源器件1之外的频率或频率范围。空心波导5B内部的共振结构的大小、尺寸和布置允许限定抑制带的大小和抑制水平。

如前所述，耦合的局部共振结构9B可以以周期性或非周期性模式布置，或者随机地布置在空心波导5B内部。

在由远场耦合局部共振器LR组成的人工系统中发生的一般物理现象可以通过考虑具有相似单个共振频率的两个耦合振荡器以简单的方式来理解。辐射耦合的主要结果是两个振荡器系统的模态频率分裂。因此可以想象，当考虑两个以上的振荡器时，频率窗口打开，其中没有波传播。与光子晶体相反，该禁带不是布拉格型破坏性干涉的结果，而是源于单位晶格在其共振频率(f_r)附近的反相响应，就像不能跟随过快激发的机械质量弹簧，也类似于量子力学中的极化子现象。具有耦合局部共振LR的系统的示意图在图1A中示出，并且导致杂化带隙[56]、[57]的频率分裂在图1B中示出。

因此，带隙频率f_r不是由周期性阵列的间隔决定的，而是由局部振荡器的频率决定的，因此可以通过将波耦合到频率为f≈f_r的局部共振LR来控制波在f_r附近的传播。由共振频率为f₀的电包体组成的共振线介质9示出了如图1B中所示的色散曲线。

与局部共振超材料线缺陷波导[47]相反，本公开涉及一种新的波导机制，其为具有可调频率通带和阻带的广泛无源器件提供设计框架。器件1的结构包括主空心波导或金属管5，其装载有小金属共振元件，例如，具有(细)共振引脚9，以形成引脚-管波导PPW或复合引脚-管波导CPPW，如图1C至1F中示意性所示。器件1的引导机制由引脚9和引脚9所在的管或波导管5影响或确定。引脚的高度h_r和管的大小/尺寸(宽度W、高度h)确定器件1的系统的零点和极点，即通带FPB和阻带。

在PPW设计中起重要作用的两个参数是管5的h_r和宽度W，其分别确定器件1的工作频率f_o和带宽BW。

只要制造允许，引脚9的直径(D＝2r)及其间距a可以缩小。直径D和间距a远小于器件操作可预见的毫米波或微波电磁波的波长λ。直径D的亚波长尺寸使得能够创造小型化的微波或毫米波器件1。PPW中的引导机制基于受到主管5的截止频率和传播特性影响或控制的引脚9(作为亚波长共振器)的直接电磁耦合。

引脚-管波导PPW可分为两类，如图1D和1E中所示。在第一类(图1D)中，波导或管5A是或限定传播介质，并且是传播主体，而在第二类(图1E)中，导波管或管5是在引脚9的共振频率周围衰减的渐逝主体。该分类意味着，对于第一类和第二类，我们分别具有2h_r<W和2h_r>W。

在第一类中，当引脚9B的共振频率f_r落入波导5B支持单传播横向电(TE)模的频率范围内时，包体9B产生阻带或杂化带隙。在第二类中，当引脚9的共振频率f_r低于主波导5的截止频率时，包体9产生通带FPB。

本公开的带通滤波器3的示例性模型由主金属腔或波导5中的线介质9组成，如图2A中所示。该传输介质5的传播特性受到耦合共振器9的色散以及主介质5的主模的影响。因此，器件1的导模的色散曲线由LRM9的类偏振色散和主矩形波导5的电容的相互作用进行成形。以该方式，示出了滤波器3的带宽直接取决于主介质5的尺寸，特别是宽度W。

对于主波导的固定宽度，通过增加引脚(LR)之间的距离(这意味着减小耦合系数)，带宽可以略微减小。

具有较低截止频率的较大波导5导致具有较宽带宽的导模，随后，较窄波导5导致较窄带宽。波导5和线9分别提供带宽和中心频率的独立调谐。

为了计算该波导5的色散曲线，假设单位晶格在单位晶格的右侧和左侧都具有周期性边界条件(PBC)并且在其他侧具有PEC。矩形波导5的截止频率f_c由f_c＝c/2×W确定，其中W是波导5的宽度，并且线的共振频率(f_r)取决于线9的长度。

发明人证明，根据f_c和f_r的相对情况，器件的导模的色散曲线将被成形。例如，嵌入W＝a＝2.5mm(f_c＝59GHz)的矩形金属波导5中的长度为h＝4.4mm(f_r～17GHz)且间距为a＝2.5m的线9的链7将产生具有平坦形状色散曲线的窄带传输，如图3(a)中所示。这是由于局部共振LR已在远低于空心波导5的截止频率下发生，并且较少受到其主传播模的影响。通过将矩形波导5的宽度W增加到W＝3a，其截止频率下降，如图3(b)中虚线所示，截止频率接近18.5GHz。

与W＝a的LRW相比，W＝3a的LRM波导(LRW)中导模的色散曲线(用闭合圆表示)覆盖更宽的带宽。基于由导模的色散特性获得的信息，发明人确定，由于引起的HBG，该亚波长结构可以起到带通滤波器3的作用，所述带通滤波器具有可调节的带宽和阻带(高于f_r)中的高抑制水平。因此，可以解释为阻带中零点的数量的系统的阶数由线9的数量确定。

图1G还示出了根据本公开的主波导5的宽度W对器件1的导模的影响。在展示图1G所示的亚波长导模SWGM之前，参考图1D至图1F讨论器件1或引脚-管波导PPW的组成部件。

图1D至1F示出了为人造传输线的引脚-管波导PPW，其由例如空心金属管的形式的主波导5、5B组成，所述主波导由沿着传播方向GD以亚波长尺度布置并且例如用共振引脚9、9B实现的一组小局部共振包体加载。图1D和1E示出了由高度为h且宽度为W的单模空心金属管组成的PPW，其由以亚波长尺度布置并且例如用引脚9、9B实现的一组局部共振包体9、9B加载。引脚9、9B具有高度h_r，所述高度确定由四分之一波长共振条件f_r＝c/4h_r估计的它们的共振频率f_r。主管5、5B的截止频率f_c是另一个主要参数，其中f_c＝c/2W。当i)f_r>f_c(图1D)和ii)f_r<f_c(图2E)时，存在两种不同的状态或类别，其中主管支持单传播TE模，或仅支持渐逝模。在非限制性示例性实施例中，引脚9、9B的尺寸设置成使得它们在广泛用于卫星通信的Ku波段(10-18GHz)中共振。从制造角度来看，该选择允许几何结构与标准制造尺寸和精度兼容，具有射频/机械设计优势。引脚9、9B的直径被设置为2r＝1mm，其是根据当前标准通过选择激光熔融(SLM)使用低损耗铝合金AlSi10Mg可以制造的最小厚度。

图1D中所示的第一类涉及包括传播主管的PPW。在主管5B中包括一个或几个共振引脚9B，其在引脚9B的共振频率f_r附近支持传播模，其中共振频率f_r大于主管5B的截止频率f_c(f_r>f_c1)。在示例性实施例中，通过选择引脚的尺寸h_r＝4.4mm，引脚9B的共振频率约为17GHz。每当f_r落在主波导5B的单模频带中时，其直接开始于f_c之上(意味着W>2h_r)，无负载波导在f_r周围支持其第一横向电(TE)模。因此，引脚9B的存在在系统的传输光谱中产生阻带。通过考虑无限周期系统的带结构，这也是明显的，所述无限周期系统的单位晶格在图1H(左)中示出，其特征是禁带HBG(图1H，右)。在图1H中，虚线表示截止频率为_fc的无负载主管的色散曲线，而虚线对应于局部共振器的共振。负载管5B的带(实心黑线)示出能级排斥，类似于由光子与共振态的强相互作用产生的极化子，HBG从其成核。

因此，通过插入一组有限的引脚，如5×1或2×6阵列，如图1I中所示，可以获得传输的显著下降。能级排斥发生在频率f_o的正上方，所述频率可以被解释或指定为PPW的单位晶格的共振频率，并且它略低于单独的引脚9B的共振频率f_r。通过增加引脚9B的数量，可以修改带隙的特性。HBG的大小和位置与单独的共振器的共振频率f_r、品质因数和密度有关，并且它与周期性显著无关。该特征使得HBG具有独特性，并与布拉格型带隙(其频率与晶格常数成比例)本质上不同，原因是由于从两个不同的晶体平面散射的波之间的相消干涉，它们发生在(通常)非共振周期系统中。

前面描述的超材料端口或超材料连接器19A、19B基于第一类类别构造，并且下面将结合图32至34进行详细描述。

图1E中所示的第二类涉及包括渐逝主管5的PPW 1。一个或几个共振引脚9包括在主波导5中并且具有小于或低于主波导5的截止频率的共振频率f_r(f_r<f_c2)。当管的宽度W₂小于引脚的高度h_r的两倍时获得这一点。如图1F中所示，无负载管不支持低于截止频率f_c的任何传播模。此外，共振引脚9的反相响应产生大HBG，如图1F(中间)所示。在空心波导或管5(具有截止频率f_c)内部包括具有共振频率f_r的引脚9导致低于共振频率f_r的亚波长导模SWGM，其在图1F(右)中PPW的能带图中示意性示出。该亚波长导模SWGM的宽度由引脚9的共振频率f_r和提供可定制带宽的主空心波导5的截止频率f_c的相对位置确定。通过改变管或空心波导5的宽度W₂来实现带宽的可定制性。该特征可以在无限PPW的能带图中或在有限尺寸的引脚-管结构的散射参数(S₂₁、S₁₁)中观察到。图1G(左和右)示出了分别使用W和W′的小宽度和大宽度来制作窄带和宽带PPW的场景。将管5的宽度从W增加到W′，或者等效地将截止频率f_c从f_c减小到f_c′，将子波长导模SWGM扩展到较低频率。

子波长导模SWGM的带宽也可以通过改变引脚9的共振频率，例如通过改变管9的高度来调节。

为了实现示例性带通滤波器3，发明人因此假设封闭盒，其包括LRW，例如，具有两个同轴探针19(图4A)，其位置和尺寸经过优化以实现最佳匹配。为了实现最佳传输而优化的主要参数在图4B中示出。考虑到实际线的直径为1mm，以及线9之间距离的优化值2.5mm，滤波器3的频率选择通过线9的数量而得到改善。为了在通带中具有最小波纹的最佳衰减，线的数量(N)，即滤波器的程度，例如选择为6。使用CST优化来优化探针19的尺寸，线9顶部上的气隙，探针19与LRW的距离，以及探针19与金属壁的距离，并且值在表1中示出(这些示例性值涉及具有15GHz(Ku波段的中间)的截止频率的非限制性实施例)。考虑到结构的优化参数，散射系数(S₂₁、S₁₁)的光谱在图5中示出。

表1.优化后的主要参数值

基于研究和结果，有趣地影响传输光谱的主要参数是波导5的宽度W。

通过减小波导5的宽度W，矩形波导5的截止频率移到较低的频率，因此，它加宽LRW3的导模的带宽。这非常有趣，原因是可以在不缩放操作频带的情况下调谐带宽。

壁与共振线9的距离，在图6中示出为d_y，对传输光谱有显著影响。图6示出了不同d_y值的S₂₁光谱，示出了前面提到的带宽的可调谐性。

为了实现最佳同轴转换，对不同类型的探针19进行了研究，结果表明，通过使用带探针19，而不是常规的线探针19，可以获得最高的匹配。在图7中可以看到，通过考虑带的宽度w′＝2mm，回波损耗具有最佳值。

发明人设计并制造了滤波器3，其包括带有两个引脚9的窄管，所述引脚连接到带有方形法兰的标准WR75波导，用作13GHz的Ku波段滤波器(图26)。在这种金属部件的不同制造技术中，由于其相对较高的制造速度和较低的重势，选择激光熔融(SLM)工艺用于AlSi10Mg铝合金。该铝金属3D打印技术支持小到0.5mm的精细细节，1mm的最小壁厚，±0.2mm的尺寸公差，以及哑光和光泽饰面。图26a和26b示出了滤波器的图片，其中主管5的长度为2.5mm(～λ/10)，针对2％带宽，而部件的全尺寸为9mm，重量为7.4g，考虑引脚9的直径为1mm。图26C示出了器件的表征结果，其与模拟结果很好地一致。

对于具有更急剧衰减的更高阶带通滤波器，制造了具有更多数量的引脚9的PPW以产生用于Ku波段(12-18GHz)的示例性宽带通滤波器。与图4A类似的器件在图27a中示出，并且包括高度为4mm的六个引脚9，所述引脚位于波导宽度为6mm的金属盒内部，参数a＝2.5mm(引脚间距离)。由于制造限制，该部件分为两部分制造：用螺钉连接的盒和顶板。然后通过将滤波器内部的SMA连接器的中心线延伸穿过顶板来激励滤波器。由于这里使用的管(即W＝6mm)比图26的双引脚滤波器(W＝2.5mm)更宽，因此获得预期的更宽带宽，而且，由于引脚9的数量更多，获得更急剧的衰减。如图27b中所示，测量在13和16GHz(实心黑曲线)之间具有更急剧衰减的通带，分数带宽为14％。制造的PPW滤波器重量为11g，内部长度为17.5mm，其在中心波长处为～0.9λ。这比通常有多个波长长的常规高阶金属管滤波器的长度要小得多和轻得多。制造的样品的实验结果与模拟结果良好地一致并支持理论研究。通过优化SMA的位置并制造完全封闭的盒以减少由系统的两个部分之间的气隙引起的耗散，可以进一步改善RF参数。

发明人使用全波模拟详细研究增加空心波导5的宽度对通带和抑制带的影响。如图28a中所示，这种PPW滤波器的频率谱包括三个主要部分：(i)亚λ模(频率通带FPB)，(ii)抑制带，以及(iii)由主波导模产生的寄生通带(虚线示出了通过无负载金属管的传输光谱的截止行为)。尽管无负载主管5支持其在18GHz处的其截止频率f_c以上的第一TE模的传播，但是滤波器或器件1的抑制带不限于18GHz，并且在截止频率f_c之上延伸至32GHz(实黑线)。该增大的抑制带由波导5中封闭的的共振引脚9引起的阻带或HBG导致。考虑到固定引脚尺寸，在成形通带和抑制带方面起作用的主要几何参数是空心波导宽度W。通过增加宽度W，亚λ的通带变宽，如图28b中所示，也影响抑制带。

对于波导宽度W(3-15mm)的不同值提取该(6阶)PPW滤波器1的通带、抑制带和主模带，其中引脚高度h_r＝4.4mm是固定的。图29a的图证明了W在设计PPW滤波器1中的主要作用。图29b示出了通过在该示例性实施例中将上限截止频率设置为15GHz，将波导W从3mm更改为15mm导致在固定工作频率下从3％到75％的带宽变化，这是显著的优势。

PPW的另一特征是它与不同的主波导或管(如矩形或圆形金属管)的兼容性。PPW还与具有任意横截面的空心管兼容，其中每个PPW的带宽由主管的截止频率确定。例如，如图30a中所示，直径为8.8mm(引脚高度的两倍)的圆形PPW的通带等于宽度为6mm的矩形CPPW的通带(图30(c))。

PPW还证明对引脚位置的分布无序的鲁棒性。由于LRM的响应强烈地取决于包体9的共振而不是周期性，共振引脚9的位置相对于预见或预期位置的小无序或偏移，或者共振引脚9从预见或预期位置和相对于相邻共振引脚9的小无序或偏移，不会在PPW传输光谱中产生显著变化。图30(b)示出了PPW，其引脚9沿着波导5的中线在其侧向位置(dy)上具有随机位移，均匀分布在-1mm到+1mm之间。如图30(c)中所示，传输光谱与无故障矩形和圆形PPW具有相同的通带。存在无序的器件(位置的小变化)与不存在无序的器件类似地操作。这在共振引脚9是非周期性排序或随机排序的情况下同样适用。

如前所述，超材料端口或超材料连接器19A、19B可以用于将微波或毫米波信号传送到微波或毫米波无源器件1之中和之外。前述超材料端口或超材料连接器19、19B基于图1D的前述第一类类别构造。现在结合图31至34解释使用超材料端口或超材料连接器19A、19B的优点。

为了与标准波导系统兼容，窄PPW可以连接到标准矩形端口。可以考虑将WR75(宽度W₂＝19.05mm)连接到(6阶)PPW，从而为卫星通信中使用的Ku波段下行链路通道构造波导滤波器(图31a)。为了在10-13GHz之间提供所需的工作频率和带宽，发明人考虑h_r＝5.15mm、a＝2.8mm和W＝7.4mm，从而导致总长度仅为11mm(0.36λ，其中λ＝30mm)的滤波器。由于PPW波导的模分布比标准波导窄得多，因此PPW和WR75端口的直接连接产生低匹配效率，如图31b的S₁₁和S₂₁光谱中所示。为了改善波转换，发明人使用前面提到的第一类PPW(图1D)构造超材料端口19A、19B，其中，例如，WR75用作传播主介质5B。

为了理解转换结构是如何设计的，假设将单个引脚9B插入WR75波导中，高度为h_p，其中2h_p<W₂，并假设其尺寸略小于滤波器内部的引脚9的尺寸(h_p<h_r)。该引脚9B在传播介质5B中共振，从而在其共振频率f_p附近引入零点。图32a中所示的该结构用作陷波滤波器，并且可以通过调整引脚9B的高度h_p来调整传输光谱中的下降点。

图32b示出了由WR75结构限定的空心波导5B的传输光谱，所述WR75结构由具有不同高度h_p值的共振引脚9B加载。在超材料端口19A、19B中，调整引脚的尺寸以使波在PPW滤波器1的通带中通过，并在其抑制带中引起零点。选择高度h_p＝3.5mm以使抑制带在17GHz左右。此外，还包括引脚9B的2×2阵列以实现与PPW滤波器的场分布匹配的通带模分布，如图33a和33b中所示。包括超材料端口19A、19B的结构的全尺寸仅为24mm(0.8λ),如图33b中所示。

不同样品的模拟和实验测量结果在图34a至34c中示出。滤波器3使用与图27的同轴滤波器相同的SLM铝金属3D打印制造，并且第一制造器件在图34a的右侧示出。为了减少插入损耗，制造第二镀银滤波器，如图34a的左侧所示。

如图34b中所示，具有亚波长超材料端口19A、19B的Ku波段波导滤波器在通带中的回波损耗小于-15dB，而其在13.2GHz下具有高抑制水平和急剧衰减。此外，镀银可以用于将插入损耗降低到1dB以下，如图34c中所示。总长度为24mm(0.8λ)的该PPW滤波器的RF规格表明PPW是高性能波导滤波器，具有高功率处理，但在该频率范围内比常规波导滤波器小至少一个数量级，这是显著的优势。

如前所述，超材料端口或超材料连接器19A、19B可以用于将微波或毫米波信号传送进入和离开微波或毫米波无源器件1。

根据本公开的另一方面，本公开涉及基于前面提到的图1D的第一类类别构造的器件或部件100、200、300。这样的微波或毫米波无源器件或部件100、200、300包括前面描述的超材料端口或超材料连接器19A、19B；以及配置成确保波导部件之间的高效匹配或增加抑制水平和/或加宽抑制带的端口或耦合器。还包括基于前面提到的图1D的第一类类别的陷波滤波器200和带阻滤波器300。图24和25分别示出了示例性陷波滤波器200和带阻滤波器300。

微波或毫米波无源器件100、200、300包括至少一个空心波导5B，其配置成支持微波或毫米电磁辐射的横向电TE模，至少一个空心波导5B包括第一壁结构11B和第二壁结构15B，在第一和第二壁结构11B、15B之间延伸的互连基部或壁17B，以及在第一和第二壁结构11B、15B之间延伸的封壳或天花板EWSB。封壳EWSB与互连基部17B相对定位。封壳EWSB和互连基部17B物理接触第一和第二壁结构11B、15B以限定一群或多个耦合共振结构9B位于其中的主腔。

例如，第一壁结构11B、第二壁结构15B、互连基部17B和封壳或天花板EWSB可以限定连续的封壳或围绕物，或封闭或围绕多个共振结构9B的完全闭合的封壳或围绕物。连续的封壳或围绕物或完全闭合的封壳或围绕物限定多个共振结构9B位于其中的内腔或室。例如，第一壁结构11B、第二壁结构15B、互连基部17B和封壳或天花板EWSB可以限定完全侧向闭合的主体。

例如，连续或完全闭合的封壳可以限定至少第一开口和/或至少第二开口。例如，第一开口和第二开口例如配置成接收(或附接到)空心波导5A和波导法兰FL，或分别接收第一和第二波导法兰FL。

多个耦合共振结构9B封闭在至少一个空心波导5B内部。多个耦合共振结构9B配置成提供耦合局部共振器LR和至少一个频率阻带FSB或杂化带隙HBG。

多个耦合共振结构9B位于第一和第二壁结构11B、15B之间，并且每个共振结构9B从互连基部17B延伸到至少一个空心微波波导5B中以限定亚波长共振结构，并且连续的共振结构10B分离亚波长距离。

共振结构9B的共振频率f_r高于或大于至少一个空心波导5B的截止频率fc，并且处于至少一个空心波导5B支持微波或毫米电磁辐射的横向电TE模(例如单横向电TE模)的频率范围内。

至少一个空心波导5B的宽度W大于共振结构9B或每个共振结构9B的高度h_r的两倍。耦合局部共振结构9B可以以周期性或非周期性模式布置或分组，或者随机地布置在至少一个空心波导5B内部。

共振结构9B的高度h_r和共振结构9B之间的距离限定至少一个选定微波或毫米波信号被允许进入或传送出微波或毫米波无源器件100、200、300的频率或频率范围。

器件100、200、300可以包括配置成将微波或毫米波无源器件100、200、300连接到另一器件的连接装置。连接装置可以包括或由波导法兰FL组成。例如，波导法兰FL可以包括用于通过螺钉或螺栓和螺母附接到另一器件或物体的钻孔。陷波滤波器200和带阻滤波器300(图24和25)包括在两端上的连接装置，例如两个法兰FL。

带阻滤波器300(图25)包括连接在一起并具有不同波导宽度的第一空心波导5B1和第二空心波导5B2。共振结构9B1、9B2的布置也可以在第一和第二空心波导5B1、5B2中的每一个中不同。

微波或毫米波无源器件或部件100、200、300的进一步细节已在前面关于先前描述的超材料端口或超材料连接器19A、19B以及先前提到的图1D的第一类类别中进行了描述。

如前所述，设置共振结构9B的布置模式、其数量以及高度和直径，以便为器件19、100、200、300和/或考虑到其要连接的期望特性器件限定预定的滤波分布。

基于以上公开的微波或毫米波无源器件或部件的滤波技术，可以使用例如金属壁或带隙材料来设计不同类型的双工器，如T型结或Y型结。

图10至12示出了不同的示例性双工器27、41。

图10示出了作为示例性Y型结双工器27的微波无源部件或器件1。在微波无源部件1或双工器27中，微波波导5包括第一和第二壁11、15以及在引导方向GD上延伸的第三壁结构29。例如，互连壁结构17在第一壁结构11、第二壁结构12和第三壁结构13之间延伸。为了示出双工器的其他元件，未示出封壳或天花板EWS。

在图10的示例性双工器27中，阵列7包括或由在空心波导5内部延伸的共振结构9的第一子阵列31、共振结构9的第二子阵列33和共振结构9的第三子阵列35组成。器件27中的子阵列的延伸由虚线示出。在图10的示例性示例中，第一子阵列31在分裂或分割以形成第二和第三子阵列33、35之前在引导方向GD上延伸。

第一子阵列31至少部分地位于第一和第二壁结构11、15之间。第二子阵列33位于第一和第三壁结构11、29之间，并且第三子阵列35位于第二和第三壁结构15、29之间。

第一和第二壁结构11、15之间的距离或间隔ds₁大于第一和第三壁结构11和29之间的距离或间隔ds₂和/或第二和第三壁结构15、29之间的距离或间隔ds₃。距离或间隔ds₂可以与距离或间隔ds₃(基本上)相同或不同。因此，共振结构9的第一子阵列31的带宽不同于共振结构9的第二子阵列33和第三子阵列35的带宽。共振结构9的第二子阵列33和第三子阵列35的带宽可以(基本上)相同或不同。

共振结构9的第一子阵列31、第二子阵列33和第三子阵列35均配置成限定具有不同截止频率或衰减频率的不同局部共振器LR共振频率f_r和/或频率通带FPB。例如，通过为每个子阵列的共振结构9限定不同的高度h₁、h₂、h₃使得每个子阵列限定不同的共振频率f_r来限定每个子阵列局部共振器的共振频率f_r。共振结构9的第二子阵列33和第三子阵列35相对于由共振结构9的第一子阵列31限定的宽带通道限定两个窄带通道。

鉴于由第二和第三子阵列33、35的共振结构9(不同高度的共振结构9)的不同共振频率f_r限定的不同频率通带，两个窄带通道可以通过其中传送或传递不同频率的信号。

第一、第二和第三子阵列31、33、35限定双工器27的第一、第二和第三端口或通道。第一端口可以是例如输入端口或通道，第二和第三端口可以是例如输出端口或通道。替代地，第一端口可以是例如输出端口或通道，第二和第三端口可以是例如输入端口或通道。

第一、第二和第三壁结构11、15、29包括或由连续或平面金属壁组成，所述金属壁限定非平面或平面表面，例如如图10中所示和在上文关于滤波器器件3所述。

双工器27可以包括第一、第二和第三端子或探针19，如前面提到的那些。第一和第二子阵列31、33至少部分地位于第一19A和第二19B端子或探针之间。第一和第三子阵列31、35位于第一19A和第三19C端子或探针之间。

不同于图10中所示的同轴端口19A、19B、19C，可以替代地使用或改为使用前面描述的超材料端口或连接器。在这种情况下，超材料端口通过双工器27的侧壁LW中的开口连接和耦合。

应当注意，可选地，包括壁结构11、15、29的双工器27还可以包括包括在壁结构11、15、29和阵列7之间的共振超材料。

因此发明人使用先前设计或公开的窄带和宽带滤波器设计了示例性Y型结双工器27。在图10中，通过在离共振器相对较大的距离内使用金属壁11、15，宽带滤波器被创建为例如输入端口。具有不同共振频率或频率通带的两个窄带通道从Y型结分离到例如输出端口。

本公开还涉及另一示例性微波无源部件1，即T型结双工器41。图11和12A示出了示例性T型结双工器41。

在微波无源部件1或双工器41中，空心波导5包括第一和第二壁11、15以及第三43、第四45和第五47壁结构。例如，互连壁结构17在第一壁结构11、第二壁结构15、第三壁结构43、第四壁结构45和第五壁结构47之间延伸。为了示出双工器41的其他元件，未示出围壁或天花板EWS。

阵列7包括或由在微波波导5内部延伸的共振结构9的第一子阵列51、共振结构9的第二子阵列53和共振结构9的第三子阵列55组成。

第一子阵列51位于第一壁结构11和第二壁结构15之间。第二子阵列53位于第三壁结构43和第五壁结构47之间。第三子阵列55位于第四壁结构45和第五壁结构55之间。

第二和第三子阵列53、55在波导5内部(基本上)垂直于第一子阵列51延伸。第二和第三子阵列53、55在波导5内部彼此平行地并且以相对于彼此对准或线性的方式延伸。

第一和第二壁结构11、15之间的间隔或宽度W₁大于第三壁结构43和第五壁结构47和/或第四壁结构45和第五壁结构55之间的间隔或宽度W₂。

共振结构9的第一子阵列51、第二子阵列53和第三子阵列55配置成限定具有不同截止频率或衰减频率的不同共振频率f_r和/或频率通带FPB。如前所述，例如，通过为每个子阵列中的共振结构9限定不同的高度h，使得每个子阵列限定不同的共振频率f_r来限定每个子阵列的局部共振器的共振频率f_r。

宽带滤波器被创建为第一端口，并且具有不同共振频率的两个窄带通道被提供为第二和第三端口。第一子阵列51、第二子阵列53和第三子阵列55限定第一端口、第二端口和第三端口。

第一端口例如是输入端口或通道，第二和第三端口例如是输出端口或通道。替代地，第二和第三端口例如是输入端口或通道，第一端口例如是输出端口或通道。

第一11、第二15、第三43、第四45和第五47壁结构包括或由连续或平面金属壁组成，如图12A中所示。

T型结双工器41还可以包括第一19A、第二19B和第三19C端子或探针。第一子阵列51和第二子阵列53位于第一19A和第二19B端子或探针之间，第一子阵列52和第三子阵列55位于第一19A和第三19C端子或探针之间。类似于Y型结，可以基于发明人开发的技术来设计一些类型的T型结和歧管模型。作为一个示例，基于LRW设计的T型结双工器的结构在图12A中示出，其带宽由波导的宽度调整。在该结构中，W₁的大值导致宽带滤波器，其支持宽频率范围，由上行链路和下行链路通道53、55组成。另一方面，W₂的小值导致两个窄带滤波器，其频率范围或频率通带由这两个通道53、55中的线9的长度确定。在对一些几何参数(如D(壁结构43、45之间的孔径宽度))进行一些初始优化之后，该结构的S₁₁、S₂₁、S₃₁光谱在图12B中示出。

图11示出了类似于图12A的替代T型结双工器41，但其中包括超材料端口19A、19B、19C或先前描述的连接器，而不是图12A中所示的同轴端口19A、19B、19C。

双工器可以在与上述双工器41相同的基础上实现。

基于LRW的物理特性，嵌入窄通道中的共振线9的链7可以用作窄带滤波器，作为用于实现双工器和多工器的基本元件。由于该滤波器中的传播波位于线9周围，因此即使对于相邻的波导也可以获得通道之间的强隔离。具有不同共振频率f_r的共振通道可以形成多工器。

图13A至13D以及图15A和15B示出了示例性多工器或分路器59。相同的通用器件结构用于多工器和分路器，在多工器的情况下，输入通道比输出通道多，而在分路器的情况下，输出通道比输入通道多。

例如在图13A中可以看到，多工器59或微波波导5包括多个壁结构61(61A、61B、61C、61D、61E、61F、61G、61H、61I、61J、61K、61L)。例如，互连壁结构17可以在多个壁结构之间延伸。为了示出其他元件，图13A中未示出围壁或天花板EWS。

共振结构9的多个阵列7A、7B、7C、7D、7E、7F在微波波导5内部延伸。每个阵列7A、7B、7C、7D、7E、7F位于两个壁结构61A、61B、61C、61D、61E、61F、61G、61H、61I、61J、61K、61L之间。例如，阵列7A由第一壁结构61B和第二壁结构61C包围。

共振结构9的每个阵列7A、7B、7C、7D、7E、7F配置成限定具有不同截止频率或衰减频率的不同共振频率f₀和/或频率通带FPB。如前所述，例如，可以通过为每个阵列的共振结构9限定不同的高度h，使得每个阵列限定不同的共振频率f_r来限定每个阵列的局部共振器的共振频率f_r。

图13A示出了包括共振结构9的六个阵列的示例性非限制性实施例。然而，可以多于6个通道或少于6个通道(可能存在至少三个)。图13A中所示的器件59的直径是非限制性示例性直径，用于指示这些器件的小尺寸。

例如，共振结构9的每个阵列7A、7B、7C、7D、7E、7F限定输入端口或通道。输入端口或通道共享中心或输出端口CP。替代地，在多工器用作分路器的情况下，每个阵列7A、7B、7C、7D、7E、7F限定输出端口或通道，中心端口CP是输入端口。

例如，壁结构61A、61B、61C、61D、61E、61F、61G、61H、61I、61J、61K、61L包括或由限定非平面或平面表面的连续或平面金属壁组成，例如如图13A中所示。

多工器59包括多个端子或探针19。每个阵列7A、7B、7C、7D、7E、7F位于第一和第二端子或探针19之间。例如，第一阵列7A位于第一端子19A和第二端子19SH之间，第二阵列7B位于第二端子19B和第二端19SH之间。每个阵列具有或共享公共端子或探针19SH。例如，端子19通过互连壁结构17和/或围壁或天花板EWS被提供。

图13A和13B的多工器59包括附加的外侧壁LW，所述外侧壁包围共振超材料和阵列7以及上述其他元件。侧壁限定示例性和非限制性的圆形形状，但其他形状也是可能的。

图13A和13B的多工器59限定具有圆形横截面的非限制性和示例性整体圆柱形状。然而，其他形状和横截面也是可能的。

壁结构包括或由连续或平面金属壁组成(例如，参见图13A)。因此可以使用金属板或平面来实现壁，例如如图13A中所示。

所公开的多工器/分路器(MUX/DeMUX)的示例性结构由闭合金属圆柱体中心的同轴端口和在通道端部处以60°角分离的六个同轴端口组成(图13A)。为了在每个通道中实现带通滤波器，壁例如包括在引脚9的两侧上，而壁与引脚9的距离确定每个通道的带宽。

可以利用可选地离共振引脚9具有可调节距离的金属壁(例如，参见图13A)。在图13E中示出了相对于作为输入(S_k1)的中间端口19SH并且用于图13A的器件1的六个同轴的传输光谱。

因此，在图13B所示的紧凑结构中具有不同共振频率(线9的尺寸)的一些共振通道7A、7B、7C、7D、7E、7F在本文中公开为六通道多工器59。由于该人造材料的带隙是由线9的共振频率而非周期性引起的，它对线9的位置的无序是鲁棒的，并且它甚至可以通过随机定位的线来实现。

图13F示出了与图13A类似的多工器59的替代实施例，但是其中壁结构61A、61B、61C、61D、61E、61F包括或由共振超材料(人造壁)组成。共振超材料因此可以包括或由限定微波亚波长细长导电体的多个或一群细长导电主体25组成。壁结构61A、61B、61C、61D、61E、61F的共振超材料(完全)由外侧壁LW包围，所述外侧壁也包围多个阵列7。侧壁LW限定示例性和非限制性的圆形形状，但是其他形状也是可能的。与图13A类似，图13F示出了没有上封壳的多工器59(例如在图13B和13C中示出)。

细长导电体25在与共振结构9相同的方向上延伸。示例性壁结构61A、61B、61C、61D、61E、61F包括或由在两个阵列7之间分组的一群细长导电体25组成。例如，细长导电体25可以随机或有序地定位在组或群中。

由每个阵列7限定的通道的频率差异是另一主要的重要参数。引脚9的高度控制或限定频率差异。对通道输出光谱的一个重要影响是不同通道或阵列7中的引脚的高度差(δh)并且可以用于确定每个阵列或通道7的通带的频率差异。

例如，通过将第一通道7中的引脚9的高度设置为h₁，通过h_k＝h₁+k.δh(k＝1，…，5)获得其他通道7的高度，其中δh是高度差。δh越小、提供的六个通道具有越低的频率差异。图14A和14B示出了具有两个值δh＝0.3mmδh＝0.5mm的通道7的输出。

可以通过为每个阵列7设置不同的引脚高度(或共振频率f_r)来确定每个阵列7所限定的通道。可以通过壁与引脚9的壁间距离来调整每个阵列7的每个通道的带宽。

图15A和15B公开了示例性多工器/分路器，其为示例性四端口多工器，包括一个输入超材料端口19A和三个输出超材料端口19B、19C、19D，因此形成用作分路器的示例性三工器。阵列7A限定输入通道和阵列7B、7C、7D输出通道。在输入通道多于输出通道的情况下，器件用作多工器。多工器和分路器使用相同的通用器件结构。

图15示出了替代多工器/分路器59的横截面示意图，其中包括先前描述的超材料端口19A、19B、19C或连接器，而不是图12A中所示的同轴端口19A、19B、19C。共振结RJ将电磁波耦合到不同的通道7A、7B、7C、7D中。共振结RJ可以以超小的体积形成。例如，共振结RJ可以通过插入一个或少量共振元件或引脚9来形成，所述共振元件或引脚配置成匹配输入和输出通道，即，确保输入信号和输出通道在特定频率下的匹配并在其间以最小的损耗或反射传递信号。

尽管上面已描述双工器和多工器/分路器器件，但是通过本公开的滤波原理可以提供其他微波或毫米波器件。图17至23示出了其他这样的示例性器件或部件。

图17A和17B示出了包括或由整体天线馈线和带通滤波器组成的器件401。带通滤波器包括用于连接到另一波导的第一超材料端口或连接器19A。带通滤波器包括连接到天线403的第二超材料端口或连接器19B。带通滤波器的功能与图9A的带通滤波器相同。

图18A和18B示出了包括或由整体天线馈线和双工器组成的器件501。器件501具有与图11的双工器类似的结构，但包括连接到天线503的超材料端口或连接器19C。滤波器配置成在超材料端口和连接器与天线之间的通道CH1、CH2中传递不同频率的信号。

图19示出了示例性功率分配器601，其是紧凑型无反射功率分配器。

图20示出了包括超材料端口的正交模换能器(OMT)。

图21A和21B示出了包括超材料端口19A、19B的双频带滤波器。

图22A和22B示出了紧凑型H弯滤波器901。紧凑型无反射H弯滤波器基于PPW滤波器结构，并使用超材料端口19A、19B输入和输出微波或毫米波信号。

如前所述，PPW的空心波导5可以具有圆形横截面或其他任意横截面形状。空心波导5还允许实现具有扭曲、弯曲、分支或急弯的小结构。如图23A至23D中所示，具有任意横截面的PPW可以由直管、扭曲管、弯曲或一个或多个分支构造。图23A示出了具有任意横截面形状的波导5。图23B示出了扭曲的波导5，并且共振结构9的阵列沿着波导5的引导方向逐渐倾斜。图23C示出了具有急弯的波导5。图23D示出了包括共振结RJ和多个分支BH的示例性微波部件或器件。

第二类引脚-管波导(图1E)可以用于实现许多不同的器件，并在不同的无源器件中实现窄或宽通带，具有可定制的工作频率和带宽。它可以实现超小型波导、带通滤波器、低通滤波器、双频带和多频带滤波器、可调谐/可重构滤波器、双工器、多工器、整体天线馈线、功率分配器、具有紧凑弯曲的器件、偏振器和正交模换能器。

使用本公开的PPW技术，可以实现多种不同的微波或毫米波器件，例如具有同轴端口的带通滤波器(BPF)、具有标准波导端口的BPF、具有同轴或标准波导端口的低通滤波器(LPF)、具有PPW BP滤波器的天线馈线、具有同轴和标准波导端口的多工器、具有标准端口的双工器、集成喇叭天线、具有同轴端口的双工器、波导E弯和H弯、双频带滤波器、功率分配器、圆柱形PPW、正交模换能器(OMT)、偏振器、低通滤波器、陷波滤波器和带阻滤波器。在图中描绘了这些器件中的一些。

应当注意，本文公开的微波部件或器件1的尺寸或尺度是示例性尺寸。可以提供更小的微波部件或器件1的占用空间。

通过比例减小所有这些器件，可以减小它们的尺寸。例如，这可以通过使用更先进的3D打印技术和/或通过包括更小的SMA端口来实现。

在所有类型的公开的波导部件1中，尽管器件1的高度由例如四分之一工作波长确定，但所提出的部件1的长度和宽度由金属杆9的直径和周期性指定。

由于波操纵机制与周期性(例如，参见图35)和引脚9的直径无关，如果制造工艺允许，这些共振晶体或元件可以缩小。根据通常用于所研究的示例性器件1的3D金属打印服务的最小示例性厚度1mm(引脚9的直径)，实施1mm的示例性直径和2.5mm的示例性周期。更高的分辨率是可能的，并且本发明人最近生产了包括直径为0.5mm的引脚9的器件。改进的增材制造工艺和实现更小的厚度和直径将确保引脚9之间的距离更小，从而可以实现更小的占用空间。

此外，在一些设计和制造的器件1中，部件的整体尺寸也受到市场上可用的同轴SMA的尺寸的限制，其需要足够的空间来连接到部件。因此，通过使用较小的SMA，可以减小部件1的整体尺寸。

如前所述，本公开的微波部件或器件1的端子或端口19可以包括或由波导(例如矩形波导)组成。例如，端口的类型可以通过同轴或波导转换来实现。尽管发明人发现通过调整同轴端口的尺寸和位置可以实现同轴转换的最佳匹配，但发明人还考虑了一些不同类型的波导转换以获得改善的匹配效率。

发明人提出了两种示例性的方案或方法以将小型化滤波器3的小闭合金属盒连接到常规波导。图16A和16B中所示的第一种方法是通过在局部共振超材料波导(LRMW)滤波器3的两侧连接与常规波导(例如用于Ku波段的WR75)尺寸相同的波导(例如矩形)获得的。

例如，在两侧的这两个部分的最小长度(δL)可以为2.5mm左右。此外，为了获得改善的回波损耗，共振引脚9的阵列可以延伸到两个较大的波导(WR75)中。该技术增强了模耦合并改善了匹配效率。

第二种方法使用矩形波导(WR75)中的(环形)线，并且例如通过同轴探针(图16C和16D)将电磁能从槽或开口(例如在顶部上)耦合到LRMW滤波器3。

例如，对于所提出的MUX/DeMUX 59，这些类型的转换可以类似地应用于其他器件1。尽管来自结构顶部上的槽的耦合(图16C)将用于中间端口，但第一种转换方法(图16A)可以应用于其他六个端口。

本公开的微波无源部件或器件1至少提供以下优点：

与现有技术中提出的所有类型的波导滤波器以及发明人在LWE设计的相比，该结构的紧凑性是主要优点。例如在Ku波段的所述窄带波导滤波器具有大约2cm的长度。考虑到足够的空间用于连接常用的同轴端口，整个滤波器3将以3.3cm的长度实现。双工器27和多工器59的体积也设计得比卫星系统中常规使用的常规部件小得多。在图13A中可以看到，整个六端口多工器设计在侧面为4.8cm的盒内。示出了深度为1.5mm的金属圆柱体。在图12A中描绘了用于在13和14GHz下分离两个通道的设计双工器27的一个示例，其类似地具有大约3.7cm的非常小的宽度W₁。

该新技术的简单定制设计框架是本公开的另一个重要方面。共振频率，即滤波器的截止频率(阻带)，简单地由引脚/线9的长度确定。此外，滤波器3的带宽直接取决于用作共振线9的围壁的矩形盒5的宽度。这种简单性保证了可定制的带通滤波器。人们可以简单地针对任何期望的频率范围、带宽和RF互连(可定制性)设计滤波器。

通过使用可移动壁进行微波滤波器3中的带宽的调谐是一种很有前途的新技术，可以改善可重构滤波器的领域，有趣的是，基于波导技术。带宽可以独立于工作频率进行调谐。这种可调性可以手动或电动获得。

所公开的微波部件的较低的固有损耗是该器件和方法区别于现有技术中的常规超材料滤波器3的另一特征。基于微带线或衬底集成波导(SIW)上的分裂环共振器(SRR)的已知小窄带超材料滤波器通常对介电损耗非常敏感，这限制了它们在高功率卫星通信或雷达系统中的应用。例如，通过使用低损耗铝合金，小型制造的滤波器显示出相当低的插入损耗，可以通过镀银进一步降低插入损耗。可以实现高阶带通滤波器，不像传统滤波器那样，通过以尺寸为代价级联庞大的腔，而是简单地通过增加引脚/线的数量，而不会对其周期性、直径或位置产生低灵敏度。通过增加线的数量，可以获得改善的频率选择和陡衰减。全长为2cm的6个四分之一线波长的1D链提供了可接受的频率选择。

通过共振超材料9的杂化带隙实现的阻带中的高水平抑制是所提出方案的另一特征。除了带通滤波器之外，可以根据HBG的效果使用本公开中提出的方法来设计改进的紧凑且可定制的带阻滤波器和多带阻滤波器。

由于滤波器的阻带中的改善抑制(其源于杂化带隙)，可以很有希望地获得双工器和多工器中的高隔离水平。

由线周围传播波的小模体积引起的多工器的相邻通道之间的低串扰是使用局部共振超材料的另一结果。

用于制造器件1的增材制造技术[55]，例如轻量和低损耗材料(AlSi10Mg)的选择性激光熔融，保证了任何复杂和小型化结构的低成本制造。这里，该制造方法克服了在微波频率下制造电共振包体的传统限制。

尽管已参考某些优选实施例公开了本发明，但是在不脱离本发明的广度和范围的情况下，对所描述的实施例及其等效物的许多修改、变更和改变是可能的。因此，意图是本发明不限于所描述的实施例，并且根据所附权利要求的语言给出最广泛的合理解释。上述实施例中的任何一个的特征可以包括在本文描述的任何其他实施例中。

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以上每个参考文献的全部内容通过引用并入本文。

Claims

1.一种微波或毫米波无源器件(1)，其包括：

-空心波导(5)，所述空心波导包括沿着引导方向(GD)延伸的第一壁结构(11)和第二壁结构(15)，在所述第一壁结构和第二壁结构(11、15)之间延伸的互连基部(17)，以及在所述第一壁结构和第二壁结构(11、15)之间延伸的封壳(EWS)，所述封壳(EWS)与所述互连基部(16)相对定位；以及

-封闭在所述空心波导(5)内部的辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构(9)的至少一个阵列(7)，辐射耦合的共振结构(9)的至少一个阵列(7)配置成提供辐射耦合或直接电磁耦合的局部共振器(LR)和至少一个微波或毫米波频率通带(FPB)，用于提供至少一个选定的微波或毫米波信号，所述阵列(7)沿着所述引导方向(GD)延伸并且位于所述第一壁结构和第二壁结构(11、15)之间，其中，每个共振结构(9)从所述互连基部(17)延伸到所述空心波导(5)中，以限定微波或毫米波亚波长共振结构，并且其中，连续的共振结构(9)分离微波或毫米波亚波长距离，

其中，所述共振结构(9)或每个共振结构(9)的共振频率(f_r)低于或小于所述空心波导(5)的截止频率(f_c)。

2.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述空心波导(5)支持微波或毫米电磁辐射的至少一个渐逝模或波。

3.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述空心波导(5)配置成支持微波或毫米电磁辐射的至少一个或多个渐逝模或波，所述至少一个或多个渐逝模或波与所述共振结构(9)的局部共振器(LR)耦合或相互作用，以在所述微波或毫米波无源器件(1)中提供亚波长导模，从而限定所述微波或毫米波无源器件(1)的所述至少一个微波或毫米波频率通带(FPB)。

4.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述亚波长导模低于或小于所述共振结构(9)的共振频率(f_r)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述空心波导(5)是单模空心波导。

6.根据前述权利要求2至5中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构(9)的至少一个阵列(7)配置成提供至少一个微波或毫米波频阻带(FSB)，并且所述无源器件(1)的亚波长导模在所述频率阻带(FSB)之外或之下。

7.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述封壳(EWS)、所述互连基部(17)以及所述第一壁结构和第二壁结构(11、15)限定主腔，所述辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构(9)的至少一个阵列(7)位于所述主腔中。

8.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述封壳(EWS)物理接触所述第一壁结构和第二壁结构(11、15)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述空心波导(5)的宽度(W)小于一个或每个共振结构(9)的高度(h_r)的两倍。

10.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述空心波导(5)的宽度(W)沿着所述引导方向(GD)逐渐减小或逐渐变化。

11.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述空心波导(5)的高度(h)沿着所述引导方向(GD)逐渐减小或逐渐变化。

12.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述共振结构(9)的周期性、半径或高度(h_r)沿着所述引导方向(GD)逐渐减小或逐渐变化。

13.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述空心波导(5)以扭曲方式或以弯曲方式沿着所述引导方向(GD)延伸，以限定至少一个弯曲。

14.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述至少一个阵列(7)的共振结构(9)沿着扭曲的空心波导(5)的引导方向(GD)相对于彼此相对倾斜。

15.根据权利要求1所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述阵列(7)和所述第一壁结构(11)和/或所述第二壁结构(15)之间的距离限定所述微波或毫米波频率通带(FPB)的带宽。

16.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述微波或毫米波无源部件配置成通过改变所述空心波导(5)的截止频率(f_c)来限定所述微波或毫米波频率通带(FPB)的带宽。

17.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一壁结构(11)和/或所述第二壁结构(15)是可移动的并且配置成相对于所述阵列(7)移位。

18.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构(9)的阵列(7)是周期性的或非周期性的。

19.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述阵列(7)是1D阵列或线性阵列或非手性阵列。

20.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，每个局部共振结构(9)包括共振超材料或由共振超材料组成，所述共振超材料配置成产生或提供至少一个或多个局部共振器(LR)。

21.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述共振结构(9)配置成产生杂化带隙。

22.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，每个共振结构(9)包括亚波长延伸或长度的细长导电元件或由亚波长延伸或长度的细长导电元件组成。

23.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述共振结构(9)的共振频率(f_r)由所述共振结构(9)的长度或伸长延伸限定，和/或微波无源器件(1)的亚波长导模的带宽由所述共振结构(9)的长度或伸长延伸限定。

24.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，每个共振结构(9)包括细长导电线或引脚或由细长导电线或引脚组成。

25.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一壁结构(11)和所述第二壁结构(15)包括连续金属壁或由连续金属壁组成。

26.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，还包括位于所述辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构(9)的至少一个阵列(7)和所述第一壁结构(11)之间的共振超材料，以及位于所述辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构(9)的至少一个阵列(7)和所述第二壁结构(15)之间的共振超材料。

27.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述共振超材料配置成引起禁止频带。

28.根据前述权利要求26或27所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述共振超材料包括多个或一群细长导电体(25)或由多个或一群细长导电体(25)组成。

29.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述细长导电体(25)限定微波或毫米波亚波长细长导电体。

30.根据前述权利要求28或29所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述细长导电体(25)在与所述共振结构(9)相同的方向上延伸。

31.根据前述权利要求28至30中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述细长导电体(25)被随机定位。

32.根据前述权利要求1至25中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述空心波导(5)在所述辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构(9)的至少一个阵列(7)和所述第一壁结构(11)之间是无共振超材料或无人工壁的，并且在所述辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构(9)的至少一个阵列(7)和所述第二壁结构(15)之间是无共振超材料或无人工壁的。

33.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述空心波导(5)包括闭合空心波导或空心金属波导或由闭合空心波导或空心金属波导组成。

34.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述空心波导(5)是矩形或圆柱形波导。

35.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，还包括第一端子或探针(19A)和第二端子或探针(19B)，所述阵列(7)位于第一端子和第二端子(19A、19B)之间。

36.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一端子或探针(19A)和/或所述第二端子或探针(19B)包括同轴端子或探针或矩形波导，或由同轴端子或探针或矩形波导组成。

37.根据权利要求34所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一端子或探针(19A)和/或所述第二端子或探针(19B)包括带状端子或探针，或由带状端子或探针组成。

38.根据前述权利要求1至34中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，还包括第一超材料端口或连接器，所述第一超材料端口或连接器包括多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构，所述多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构配置成将电磁波耦合或传输到所述微波或毫米波无源器件(1)中，和/或第二超材料端口或连接器，所述第二超材料端口或连接器包括多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构，所述多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构配置成将电磁波传输到所述微波或毫米波无源器件(1)之外，所述至少一个阵列(7)位于所述第一超材料端口和第二超材料端口之间。

39.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一超材料端口和/或所述第二超材料端口包括：

-空心波导，所述空心波导配置成支持微波或毫米电磁辐射的横向电(TE)模；以及

-封闭在所述空心波导内部的多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构，所述多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构配置成提供辐射耦合或直接电磁耦合的局部共振器(LR)和至少一个频率阻带(FSB)，所述多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构位于所述空心波导的第一壁结构和第二壁结构之间，其中，每个共振结构从所述空心波导的互连基部延伸到空心微波波导中，以限定亚波长共振结构，并且其中，连续的共振结构分离亚波长距离。

40.根据前述权利要求38或39所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述至少一个阵列(7)位于所述第一超材料端口的多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构和所述第二超材料端口的多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构之间。

41.根据前述权利要求38至40中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述阵列(7)的共振结构(9)的共振频率(f_r)低于所述第一超材料端口和/或第二超材料端口的多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构的共振结构的共振频率。

42.根据前述权利要求39至41中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一超材料端口的多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构的共振结构的共振频率高于所述第一超材料端口的空心波导的截止频率，和/或所述第二超材料端口的多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构的共振结构的共振频率高于所述第二超材料端口的空心波导的截止频率。

43.根据前述权利要求39至42中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一超材料端口的空心波导的宽度(W)大于所述第一超材料端口的共振结构或每个共振结构的高度(h_r)的两倍，和/或所述第二超材料端口的空心波导的宽度(W)大于所述第二超材料端口的共振结构或每个共振结构的高度(h_r)的两倍。

44.根据前述权利要求38至43中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一超材料端口的辐射耦合或直接电磁耦合的局部共振结构以周期性或非周期性模式布置，或随机布置在所述第一超材料端口的空心波导内部，和/或所述第二超材料端口的辐射耦合或直接电磁耦合的局部共振结构以周期性或非周期性模式布置，或随机布置在所述第二超材料端口的空心波导内部。

45.根据前述权利要求38至44中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一超材料端口的共振结构的高度(h_r)和所述第一超材料端口的共振结构之间的距离限定至少一个选定的微波或毫米波信号被允许进入所述微波或毫米波无源器件(1)的频率或频率范围。

46.根据前述权利要求38至45中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第二超材料端口的共振结构的高度(h_r)和所述第二超材料端口的共振结构之间的距离限定至少一个选定的微波或毫米波信号被传输到所述微波或毫米波无源器件(1)之外的频率或频率范围。

47.根据前述权利要求38至46中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一超材料端口与所述微波或毫米波无源器件(1)的空心波导(5)附接或一体形成，和/或所述第二超材料端口与所述微波或毫米波无源器件(1)的空心波导(5)附接或一体形成。

48.根据前述权利要求38至47中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一超材料端口包括配置成将所述微波或毫米波无源器件(1)连接到另一器件的连接装置，和/或所述第二超材料端口包括配置成将所述微波或毫米波无源器件(1)连接到另一器件的连接装置。

49.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述连接装置包括波导法兰或由波导法兰组成。

50.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述微波或毫米波无源器件(2)是微波带通滤波器(3)。

51.根据前述权利要求1至49中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述空心波导(5)包括在所述引导方向(GD)上延伸的第三壁结构(29)，并且所述互连基部(17)在所述第一壁结构(11)、所述第二壁结构(15)和所述第三壁结构(29)之间延伸；并且

其中，所述至少一个阵列(7)包括在所述空心波导(5)内部延伸的共振结构(9)的第一子阵列(31)、共振结构(9)的第二子阵列(33)和共振结构(9)的第三子阵列(35)，或由在所述空心波导(5)内部延伸的共振结构(9)的第一子阵列(31)、共振结构(9)的第二子阵列(33)和共振结构(9)的第三子阵列(35)组成，所述第一子阵列(31)位于所述第一壁结构(11)和所述第二壁结构(15)之间，所述第二子阵列(33)位于所述第一壁结构(11)和所述第三壁结构(29)之间，并且所述第三子阵列(35)位于所述第二壁结构(15)和所述第三壁结构(29)之间，

其中，所述第一壁结构(11)和所述第二壁结构(15)之间的间隔(ds₁)大于所述第一壁结构(11)和所述第三壁结构(29)和/或所述第二壁结构(15)和所述第三壁结构(29)之间的间隔(ds₂，ds₃)，

和/或其中，一个子阵列(31、33、35)的共振结构(9)配置成限定不同于其他子阵列(31、33、35)的共振频率的共振频率(f_r)。

52.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(1)，包括第一端口、第二端口和第三端口。

53.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一端口是输入端口或通道，并且所述第二端口和所述第三端口是输出端口或通道。

54.根据前述权利要求51至53中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，第一壁结构、第二壁结构和第三壁结构(11、15、29)包括连续金属壁或由连续金属壁组成。

55.根据前述权利要求51至54中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，还包括第一超材料端口或连接器，所述第一超材料端口或连接器包括多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构，所述多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构配置成将电磁波耦合或传输到所述微波或毫米波无源器件(1)中，和第二超材料端口或连接器，所述第二超材料端口或连接器包括多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构，所述多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构配置成将电磁波传输到所述微波或毫米波无源器件(1)之外，以及第三超材料端口或连接器，所述第三超材料端口或连接器包括多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构，所述多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构配置成将电磁波传输到所述微波或毫米波无源器件(1)之外。

56.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一超材料端口或连接器和所述第二超材料端口或连接器以及所述第三超材料端口或连接器中的每一个包括：

57.根据前述权利要求55至56中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一超材料端口或连接器连接到所述第一端口，所述第二超材料端口或连接器连接到所述第二端口，并且所述第三超材料端口或连接器连接到所述第三端口。

58.根据前述权利要求55至57中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一子阵列(31)和所述第二子阵列(33)位于所述第一超材料端口或连接器和所述第二超材料端口或连接器之间，并且所述第一子阵列(31)和所述第三子阵列(35)位于所述第一超材料端口或连接器和所述第二超材料端口或连接器之间。

59.根据前述权利要求51至54中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，包括第一端子或探针(19A)、第二端子或探针(19B)和第三端子或探针(19C)，其中，所述第一子阵列(31)和所述第二子阵列(33)位于所述第一端子或探针(19A)和所述第二端子或探针(19B)之间，并且所述第一子阵列(31)和所述第三子阵列(35)位于所述第一端子或探针(19A)和所述第三端子或探针(19C)之间。

60.根据前述权利要求51至59中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述微波无源部件(1)是双工器或Y型结双工器(27)。

61.根据前述权利要求1至49中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述空心波导(5)包括第三壁结构(43)、第四壁结构(45)和第五壁结构(47)，并且所述互连基部(17)在所述第一壁结构、第二壁结构、第三壁结构、第四壁结构和第五壁结构(11、15、43、45、47)之间延伸；并且

其中，所述至少一个阵列(7)包括在所述空心波导(5)内部延伸的共振结构(9)的第一子阵列(51)、共振结构(9)的第二子阵列(53)和共振结构(9)的第三子阵列(55)，或由在所述空心波导(5)内部延伸的共振结构(9)的第一子阵列(51)、共振结构(9)的第二子阵列(53)和共振结构(9)的第三子阵列(55)组成，所述第一子阵(51)位于所述第一壁结构和第二壁结构(11、15)之间，所述第二子阵列(53)位于所述第三壁结构和第五壁结构(43、47)之间，并且所述第三子阵列(55)位于所述第四壁结构和第五壁结构(45、47)之间，

其中，所述第一壁结构和第二壁结构(11、15)之间的间隔(W₁)大于所述第三壁结构和第五壁结构(43、47)和/或所述第四壁结构和第五壁结构(45、47)之间的间隔(W₂)，

62.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(1)，包括第一端口、第二端口和第三端口。

63.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一端口是输入端口或通道，并且所述第二端口和第三端口是输出端口或通道。

64.根据前述权利要求56至58中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一壁结构、第二壁结构、第三壁结构、第四壁结构和第五壁结构(11、15、43、45、47)包括连续金属壁或由连续金属壁组成。

65.根据前述权利要求61至64中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，还包括第一超材料端口或连接器，所述第一超材料端口或连接器包括多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构，所述多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构配置成将电磁波耦合或传输到所述微波或毫米波无源器件(1)中，和第二超材料端口或连接器，所述第二超材料端口或连接器包括多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构，所述多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构配置成将电磁波传输到所述微波或毫米波无源器件(1)之外，以及第三超材料端口或连接器，所述第三超材料端口或连接器包括多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构，所述多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构配置成将电磁波传输到所述微波或毫米波无源器件(1)之外。

66.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一超材料端口或连接器和所述第二超材料端口或连接器以及所述第三超材料端口或连接器中的每一个包括：

-封闭在所述空心波导内部的多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构，所述多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构配置成提供辐射耦合或直接电磁耦合的局部共振器(LR)和至少一个频率阻带(FSB)，所述多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构位于所述空心波导的第一壁结构和第二壁结构之间，其中，每个共振结构从所述空心波导的互连基部延伸到所述空心微波波导中，以限定亚波长共振结构，并且其中，连续的共振结构分离亚波长距离。

67.根据前述权利要求65至66中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一超材料端口或连接器连接到所述第一端口，所述第二超材料端口或连接器连接到所述第二端口，并且所述第三超材料端口或连接器连接到所述第三端口。

68.根据前述权利要求65至67中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述第一子阵列(51)和所述第二子阵列(55)位于所述第一超材料端口或连接器和所述第二超材料端口或连接器之间，并且所述第一子阵列(51)和所述第三子阵列(53)位于所述第一超材料端口或连接器和所述第二超材料端口或连接器之间。

69.根据前述权利要求61至64中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，包括第一端子或探针(19A)、第二端子或探针(19B)和第三端子或探针(19C)，其中，所述第一子阵列和所述第二子阵列(51、53)位于所述第一端子或探针(19A)和所述第二端子或探针(19B)之间，并且所述第一子阵列和所述第三子阵列(51、55)位于所述第一端子或探针(19A)和所述第三端子或探针(19C)之间。

70.根据前述权利要求61至69中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述微波无源部件(1)是双工器或T型结双工器(27)。

71.根据前述权利要求1至49中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述空心波导(5)包括多个壁结构(61A、61B、61C、61D、61E、61F、61G、61H、61I、61J、61K、61L)，并且所述互连基部(17)在所述多个壁结构(61A、61B、61C、61D、61E、61F、61G、61H、61I、61J、61K、61L)之间延伸；并且

还包括在所述空心波导(5)内部延伸的共振结构(9)的多个阵列(7A、7B、7C、7D、7E、7F)，每个阵列(7A、7B、7C、7D、7E、7F)位于两个壁结构(61A、61B、61C、61D、61E、61F、61G、61H、61I、61J、61K、61L)之间，

并且其中，一个阵列(7A、7B、7C、7D、7E、7F)的共振结构(9)配置成限定不同于其他阵列(7A、7B、7C、7D、7E、7F)的共振频率的共振频率(f_r)。

72.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，共振结构(9)的每个阵列(7A、7B、7C、7D、7E、7F)限定输出端口或通道。

73.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(1)，还包括由共振结构(9)的阵列(7A、7B、7C、7D、7E、7F)限定的每个输出端口或每个通道共享的输入端口。

74.根据前述权利要求71至73中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，还包括多个超材料端口或连接器，每个超材料端口或连接器包括多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构，所述多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构配置成将电磁波传输到所述微波或毫米波无源器件(1)之外。

75.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述多个超材料端口或连接器连接到所述微波或毫米波无源器件(1)的输出端口。

76.根据前述权利要求74或75所述的微波或毫米波无源器件(1)，还包括超材料端口或连接器，所述超材料端口或连接器包括多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构，所述多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构配置成将电磁波耦合或传输到所述微波或毫米波无源器件(1)中。

77.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述超材料端口或连接器连接到所述微波或毫米波无源器件(1)的输入端口。

78.根据前述权利要求74至77中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，每个超材料端口或连接器包括：

-封闭在所述空心波导内部的多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构，所述多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构配置成提供辐射耦合或间接电磁耦合的局部共振器(LR)和至少一个频率阻带(FSB)，所述多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构位于所述空心波导的第一壁结构和第二壁结构之间，其中，每个共振结构从所述空心波导的互连基部延伸到所述空心微波波导中以限定亚波长共振结构，并且其中，连续的共振结构分离亚波长距离。

79.根据前述权利要求74至78中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，共振结构(9)的每个阵列(7A、7B、7C、7D、7E、7F)位于所述输入超材料端口或连接器和所述输出超材料端口或连接器之间。

80.根据前述权利要求71至73中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，包括多个端子或探针(19A、19B、19C、19D、19E、19F、19SH)，其中，每个阵列(7A、7B、7C、7D、7E、7F)位于第一端子或探针和第二端子或探针(19SH、19A、19B、19C、19D、19E、19F)之间，并且每个阵列(7A、7B、7C、7D、7E、7F)具有或共享公共的第一端子或探针(19SH)。

81.根据前述权利要求71至80中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述微波或毫米波无源器件(1)是多工器(59)。

82.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，其中，所述微波或毫米波无源器件(1)是卫星通信系统微波或毫米波无源器件或雷达系统微波或毫米波无源器件。

83.一种微波无源部件操作方法，包括以下步骤：

-提供根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(1)，以及

-通过改变所述阵列(7)与所述第一壁结构(11)和/或所述第二壁结构(15)之间的距离来设置所述微波无源部件(1)的带宽。

84.一种微波或毫米波无源器件(19、100、200、300)，包括：

-至少一个空心波导(5B)，所述至少一个空心波导配置成支持微波或毫米电磁辐射的横向电(TE)模，所述至少一个空心波导(5B)包括第一壁结构(11B)和第二壁结构(15B)，在所述第一壁结构和第二壁结构(11B、15B)之间延伸的互连基部(17B)，以及在所述第一壁结构和第二壁结构(11B、15B)之间延伸的封壳(EWSB)，所述封壳(EWSB)与所述互连基部(17B)相对定位；以及

-封闭在所述至少一个空心波导(5B)内部的多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构(9B)，所述多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构(9B)配置成提供辐射耦合或直接电磁耦合的局部共振器(LR)和至少一个频率阻带(FSB)，所述多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构(9B)位于所述第一壁结构和第二壁结构(11B、15b)之间，其中，每个共振结构(7B)从所述互连基部(17B)延伸到所述空心微波波导(5B)中，以限定亚波长共振结构，并且其中，连续的共振结构(9B)分离亚波长距离，

其中，所述封壳(EWSB)和所述互连基部(17B)物理接触所述第一壁结构和第二壁结构(11B、15B)以限定主腔，所述多个辐射耦合或直接电磁耦合的共振结构(9B)位于所述主腔中。

85.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源部件(19、100、200、300)，其中，所述共振结构(9B)的共振频率(f_r)高于或大于所述至少一个空心波导(5B)的截止频率(f_c)，并且在所述至少一个空心波导(5B)支持微波或毫米电磁辐射的横向电(TE)模的频率范围内。

86.根据前述权利要求84至85中任一项所述的微波或毫米波无源器件(19、100、200、300)，其中，所述至少一个空心波导(5B)的宽度(W)大于所述共振结构(9B)或每个共振结构(9B)的高度(h_r)的两倍。

87.根据前述权利要求84至86中任一项所述的微波或毫米波无源器件(19、100、200、300)，其中，所述辐射耦合或直接电磁耦合的局部共振结构(9B)以周期性或非周期性模式布置，或随机布置在所述至少一个空心波导(5B)内部。

88.根据前述权利要求84至87中任一项所述的微波或毫米波无源器件(19、100、200、300)，其中，所述共振结构(9B)的高度(h_r)和所述共振结构(9B)之间的距离限定至少一个选定的微波或毫米波信号被允许进入或传输出所述微波或毫米波无源器件(19、100、200、300)的频率或频率范围。

89.根据前述权利要求84至88中任一项所述的微波或毫米波无源器件(19、100、200、300)，包括配置成将所述微波或毫米波无源器件(19、100、200、300)连接到另一器件的连接装置。

90.根据前一项权利要求所述的微波或毫米波无源器件(19、100、200、300)，其中，所述连接装置包括波导法兰(FL)或由波导法兰组成。

91.根据前述权利要求中任一项所述的微波或毫米波无源器件(19、100、200、300)，其中，所述微波或毫米波无源器件(19、100、200、300)包括陷波滤波器、带通滤波器或超材料连接器或端口，或由陷波滤波器、带通滤波器或超材料连接器或端口组成。