CN116345090B - 一种基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器及其工作方法，属于射频通信领域，包括器件顶层结构、介质层和接地金属层，器件顶层结构包括馈电传输线、转换结构、以及介质集成波导与改进型人工表面等离激元混合结构；混合结构包括上下各一排、相互平行且尺寸相同的线性金属通孔阵列，在两排金属通孔之间、器件顶层结构的顶层金属板表面刻蚀周期性的人工表面等离激元结构，通过形状设计增加人工表面等离激元结构的等效长度，从而使滤波器的上下限截止频率接近；上下各一排的线性金属通孔阵列贯穿顶层金属板、介质层和接地金属层。本发明极大的减小了器件的横向尺寸，实现了器件的小型化。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器及其工作方法，属于射频通信的滤波技术领域。
背景技术
窄带滤波器是一种能够选择性地过滤掉特定频段信号的电子元件，被广泛应用于通信、雷达、航空航天等领域，以滤除干扰或选取所需信号。随着5G通信技术的发展，窄带滤波器的应用前景正在迅速扩大。在5G基站中，窄带滤波器用于滤除不同频段之间的干扰，以提高信号的信噪比，从而提高数据传输的可靠性和传输速率。
介质集成波导是一种类似于矩形波导的波导结构，具有成本低、易于集成、功率容量大和损耗低等优点。介质集成波导(SIW)的传播模式与矩形波导极为相似，主模为TE10，具有高通特性。人工表面等离激元(SSPP)是一种典型的表面波结构，具有低通特性。将两者的传输特性相结合，根据不同应用需求调整介质集成波导和人工表面等离激元的结构尺寸，便可以设计出具有一定带宽的滤波器，这种滤波器又称为基于人工表面等离激元和介质集成波导的混合滤波器。
目前所设计混合滤波器中所采用的人工表面等离激元大多采用矩型槽线周期排列结构，通常采用微带线向混合结构部分馈电。在这种情况下，需要长度逐渐增加的过渡性人工表面等离激元结构来实现微带线向人工表面等离激元表面波传播模式的过渡，增大传输效率，减小传输损耗，结构复杂的同时尺寸较大。此外，受限于器件滤波原理，传统的基于人工表面等离激元的介质集成波导滤波器的上边带截止频率与下边带截止频率相距较远，带宽较宽，难以实现窄带滤波器。
现有混合滤波器减小带宽所采用的方法是增加器件中人工表面等离激元的槽线的长度，但是增加槽线的长度会显著的增加滤波器的体积，不利于滤波器的小型化和集成化。并且，现有的混合滤波器，受降低上限截止频率的影响，使得滤波器的插入损耗增大，性能降低。
发明内容
针对目前现有技术上的不足，本发明公开了一种基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的可工作于Ka波段的窄带混合滤波器及其工作方法。
本发明采用如下技术方案：
一种基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器，自上而下包括器件顶层结构、介质层和接地金属层，器件顶层结构馈电传输线、转换结构、以及介质集成波导与改进型人工表面等离激元混合结构，所述馈电传输线连接器件的输入端口和输出端口，负责滤波器的馈电；
所述介质集成波导与改进型人工表面等离激元混合结构包括上下各一排、相互平行且尺寸相同的线性金属通孔阵列，在两排金属通孔之间、器件顶层结构的顶层金属板表面刻蚀周期性的人工表面等离激元结构，通过形状设计增加人工表面等离激元结构的等效长度，从而使滤波器的上下限截止频率接近；上下各一排的线性金属通孔阵列贯穿顶层金属板、介质层和接地金属层，并且所有金属通孔内均电镀金属铜。
优选的，所述馈电传输线为微带线、CPW或带状线。本发明的馈电传输线形式不局限于微带线结构、其它形式的传输线结构如CPW(Coplanar Waveguide共面集成波导)、带状线等在尺寸设计合理的情况下均可以实现馈电功能。
优选的，转换结构负责馈电传输线与混合结构的过渡，转换结构优选采用锥形转换结构，包括馈电传输线-混合结构过渡部分和混合结构-馈电传输线过渡部分，馈电传输线-混合结构过渡部分采用由宽到窄的改进型锥形转换结构，混合结构-馈电传输线过渡部分采用由窄到宽的改进型锥形转换结构，两部分对称分布。
采用此结构可以实现馈电传输线与混合结构部分的良好匹配，增加传输效率，减小插入损耗。采用其它形式的转换结构虽然可以使混合滤波器工作，但会增大插入损耗，降低滤波器的性能。
传统介质集成波导(SIW)与人工表面等离激元(SSPP)的宽带混合滤波器利用通带内SIW的TE10传输模式和SSPP的表面波实现宽带特性，在整个通带内SIW-SSPP混合结构部分的有效阻抗较小，之前研究报道的基于SIW与SSPP的宽带混合滤波器通常采用展宽型锥形转换结构，用于实现微带线到混合结构部分的过渡，同时，在混合结构部分，除需要线性周期的SSPP槽之外，需要添置长度逐渐增加的SSPP过渡槽，来提升SSPP的传输效率，额外的SSPP过渡槽极大的增加了器件的横向尺寸，这也是目前基于SIW与SSPP在小型化上需要解决的一个难题。
本发明所设计的窄带混合滤波器采用截止频率处的类隐逝波(quasi-evanescentwave)来实现窄带特性，截止频率处的电磁波进入介质集成波导后仍可以传输一个波长的距离。因此，窄带混合滤波器无需添置长度逐渐增加的SSPP过渡沟槽，在这种情况下，SIW与SSPP沟槽混合结构部分的阻抗增大，传统的展宽形锥形转换结构无法实现微带线到SIW与SSSPP混合结构的阻抗匹配。为了应对这一情况，本发明设计的窄带滤波器的微带线-混合结构过渡部分采用由宽到窄的改进型锥形转换结构来代替传统的锥形转换结构。该结构可以实现微带线与混合结构部分的阻抗匹配，减小信号从微带线进入介质集成波导时的反射损耗。
优选的，所述人工表面等离激元结构包括N个等离激元单元，每个等离激元的形状为类I形、U型、C型或L型。
优选的，等离激元的形状为类I形时，由类I形槽结构组成，包括纵向矩形沟槽、两侧纵向短沟槽以及连接纵向矩形沟槽和两侧纵向短沟槽的横向沟槽，纵向矩形沟槽作为主槽，在纵向矩形沟槽的顶端和两侧延伸出的横向沟槽和两侧纵向短沟槽为副槽。
本发明顶层金属板表面刻蚀周期性的人工表面等离激元结构为改进后的类I形槽结构，类I形槽在传统的矩形沟槽的基础上，将矩形槽作为主槽，在矩形槽的顶端和两侧延伸出副槽。不同于传统结构的矩形槽结构，采用类I型改进人工表面等离激元结构的优势在于：副槽长度的存在进一步增加主槽的有效长度，即降低上限截止频率的方式除延长矩形长槽线的长度外，还可以调整两侧副槽线的长度。通过主槽两侧的四个副槽有效增加人工表面等离激元结构的等效长度，从而使滤波器的上下限截止频率接近，减小滤波器的带宽，实现窄带性能。
除类I形外，也可以考虑其它可以增加等效长度的人工表面等离激元结构，如U型、C型、L型等结构，其与类I型的不同之处在于副槽的个数和长度。
优选的，介质集成波导的主要传播模式为TE10模式，其传播常数可以表示为
其中Wsiw表示介质集成波导的上下两排线性金属通孔圆心之间的间距，εr和μr分别为介质层的相对介电常数和磁导率，k0为自由空间中的波数。
优选的，介质集成波导的下限截止频率fc-siw由下式给出：
式中，c0为真空中光速，d为金属通孔的半径，P为单排相邻金属通孔阵列圆心之间的间距；由上式可得，Wsiw增大，则下边带截止频率fc-siw减小，Wsiw值减小，则下边带截止频率fc-siw增大；因此，调节上下两排金属通孔阵列之间的间距能够调整下边带截止频率。
优选的，所述混合滤波器的上限截止频率由类I形人工表面等离激元结构的尺寸决定，人工表面等离激元结构的截止频率为fc-spp，fc-spp满足：
式中εeff为介质层的有效介电常数，Lspp为类I形人工表面等离激元单元的主槽长度，Lspp1为两侧纵向短沟槽的长度；
通过公式可以看出，改变人工表面等离激元单元的槽线长度，可以调节所述集成波导滤波器的上限截止频率。
优选的，改进型锥形转换结构优选为漏斗形，漏斗形的转换结构的最小宽度为0.1mm。
优选的，Wsiw为3.76mm。
优选的，Lspp为2.3mm。
优选的，Lspp1为0.43mm。
优选的，N值为2。
优选的，所述介质层的材料为罗杰斯5880。
优选的，所述顶层金属板和接地金属层的厚度为18μm。
不同于传统介质集成波导与人工表面等离激元的混合滤波器，本发明设计的窄带滤波器采用改进型新型锥形转换结构来代替传统的锥形转换结构，实现微带线馈电部分与介质集成波导和人工表面等离激元沟槽混合结构部分的阻抗匹配，提高传输效率。
一种上述的基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器的工作方法，混合滤波器采用截止频率处的类隐逝波(quasi-evanescent wave)来实现窄带性能，具体滤波过程如下：
不同频率的信号通过输入端口经微带线到达锥形转换结构处，由于介质集成波导(SIW)的高通特性，较低频率的电磁波将在锥形转换结构处反射回输入端口，即滤波器通带以外的低频信号已滤除；由于改进型锥形转换结构实现了微带线与混合结构的阻抗匹配，所以较高频率的信号可以进入介质集成波导与人工表面等离激元(SSPP)混合结构；较高频率的信号在人工表面等离激元处由于人工表面等离激元的低通特性，滤除掉通带以外的高频信号；所设计的混合滤波器为了追求窄带性能，SIW与SSPP的截止频率十分接近，所剩的频率信号为工作在SIW截止频率处的隐逝波，因此无需额外添置长度逐渐增加的SSPP沟槽；为了保证隐逝波的传输，所设计的SIW的长度小于截止频率的波长；经过混合结构过滤后，最终只剩窄带滤波器通带内的信号，经过锥形转换结构进入微带线到达输出端口。
本发明未详尽之处，均可参见现有技术。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用的人工表面等离激元结构由类I形槽周期结构构成，每个人工表面等离激元单元由主要的纵向矩形沟槽、平行于纵向矩形沟槽的两侧纵向短沟槽以及连接纵向矩形沟槽和两侧纵向短沟槽的横向沟槽构成。不同于传统的人工表面等离激元结构，采用类I型改进人工表面等离激元结构的优势在于：通过调整两侧纵向短沟槽长度的方式，有效的控制了现有混合滤波器在降低上边带截止频率时，由于纵向矩形沟槽长度增加带来的插入损耗增大的问题，进而保证了本发明在降低上边带截止频率后仍具备优良的传输性能，同时突破器件尺寸对于带宽的限制，能够实现基于介质集成波导与人工表面等离激元的窄带滤波器。
2、本发明的工作原理不同于传统的基于介质集成波导与人工表面等离激元的混合滤波器。传统介质集成波导与人工表面等离激元的宽带混合滤波器利用通带内介质集成波导的TE10传输模式和人工表面等离激元的表面波实现宽带特性，在整个通带内混合结构部分的有效阻抗较小，通常采用展宽型锥形转换结构，用于实现微带线到混合结构部分的过渡。同时，在混合结构部分，除需要线性周期的人工表面等离激元槽之外，需要添置长度逐渐增加的人工表面等离激元过渡槽，来提升传输效率，这极大的增加了器件的尺寸。本发明采用截止频率处的类隐逝波来实现窄带特性，因此，窄带混合滤波器无需添置长度逐渐增加的过渡沟槽，极大的减小了器件的横向尺寸，实现了器件的小型化。
3、本发明设计的窄带滤波器的微带线-混合结构过渡部分采用由宽到窄的改进型锥形转换结构来代替传统的锥形转换结构，实现微带线和混合滤波器的阻抗匹配，提升传输效率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器顶面结构示意图；
图2为混合滤波器的立体结构示意图；
图3为混合滤波器的回波损耗与插入损耗参数仿真曲线图；
图4为不同人工表面等离激元单元的混合滤波器的插入损耗参数仿真曲线图；
图5为混合滤波器的回波损耗与插入损耗参数仿真与测试对比曲线图；测试结果保留了测试所需连接器的固有损耗(3dB)；
图6为除类I形外的其他形状的等离激元单元结构示意图，其中(a)为U型，(b)为C型，(c)为L型；
图中，1-顶层金属板，2-介质层，3-接地金属层；
11-输入端口，12-微带线-混合结构过渡部分，13-介质集成波导部分，14-类I形人工表面等离激元结构，15-混合结构-微带线过渡部分，16-输出端口；
131-上排线性金属通孔阵列，132-下排线性金属通孔阵列；141-人工表面等离激元单元。
具体实施方式：
为了使本技术领域的人员更好的理解本说明书中的技术方案，下面结合本说明书实施中的附图，对本发明书实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，但不仅限于此，本发明未详尽说明的，均按本领域常规技术。
实施例1
一种基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器，如图1-2所示，自上而下包括器件顶层结构、介质层2和接地金属层3，器件顶层结构包括微带线、锥形转换结构、以及介质集成波导与改进型人工表面等离激元混合结构，微带线连接器件的输入端口11和输出端口16，负责滤波器的馈电；
锥形转换结构负责微带线与滤波器结构的过渡，包括微带线-混合结构过渡部分12和混合结构-微带线过渡部分15，微带线-混合结构过渡部分12采用由宽到窄的改进型锥形转换结构，混合结构-微带线过渡部分15采用由窄到宽的改进型锥形转换结构，两部分对称分布；
介质集成波导与改进型人工表面等离激元混合结构包括上下各一排、相互平行且尺寸相同的线性金属通孔阵列，即上排线性金属通孔阵列131和下排线性金属通孔阵列132，在两排金属通孔之间、器件顶层结构的顶层金属板表面刻蚀周期性的类I形人工表面等离激元结构14，通过形状设计增加人工表面等离激元结构的等效长度，从而使滤波器的上下限截止频率接近，减小滤波器的带宽，实现窄带性能；上下各一排的线性金属通孔阵列贯穿顶层金属板1、介质层2和接地金属层4，并且所有金属通孔内均电镀金属铜。
两排金属通孔的长度范围内为介质集成波导部分13，即图1的虚线部分。
传统介质集成波导(SIW)与人工表面等离激元(SSPP)的宽带混合滤波器利用通带内SIW的TE10传输模式和SSPP的表面波实现宽带特性，在整个通带内SIW-SSPP混合结构部分的有效阻抗较小，之前研究报道的基于SIW与SSPP的宽带混合滤波器通常采用展宽型锥形转换结构，用于实现微带线到混合结构部分的过渡，同时，在混合结构部分，除需要线性周期的SSPP槽之外，需要添置长度逐渐增加的SSPP过渡槽，来提升SSPP的传输效率，额外的SSPP过渡槽极大的增加了器件的横向尺寸，这也是目前基于SIW与SSPP在小型化上需要解决的一个难题。
本发明所设计的窄带混合滤波器采用截止频率处的类隐逝波(quasi-evanescentwave)来实现窄带特性，截止频率处的电磁波进入介质集成波导后仍可以传输一个波长的距离。因此，窄带混合滤波器无需添置长度逐渐增加的SSPP过渡沟槽，在这种情况下，SIW与SSPP沟槽混合结构部分的阻抗增大，传统的展宽形锥形转换结构无法实现微带线到SIW与SSSPP混合结构的阻抗匹配。为了应对这一情况，本发明设计的窄带滤波器的微带线-混合结构过渡部分采用由宽到窄的改进型锥形转换结构来代替传统的锥形转换结构。该结构可以实现微带线与混合结构部分的阻抗匹配，减小信号从微带线进入介质集成波导时的反射损耗。
实施例2
一种基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器，如实施例2所述，所不同的是，类I形人工表面等离激元结构14包括N个等离激元单元141，每一等离激元单元为类I形槽结构，包括纵向矩形沟槽、两侧纵向短沟槽以及连接纵向矩形沟槽和两侧纵向短沟槽的横向沟槽，纵向矩形沟槽作为主槽，在纵向矩形沟槽的顶端和两侧延伸出的横向沟槽和两侧纵向短沟槽为副槽。
本实施例顶层金属板表面刻蚀周期性的人工表面等离激元结构为改进后的类I形槽结构，类I形槽在传统的矩形沟槽的基础上，将矩形槽作为主槽，在矩形槽的顶端和两侧延伸出副槽。不同于传统结构的矩形槽结构，采用类I型改进人工表面等离激元结构的优势在于：副槽长度的存在进一步增加主槽的有效长度，即降低上限截止频率的方式除延长矩形长槽线的长度外，还可以调整两侧副槽线的长度。
实施例3
一种基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器，如实施例2所述，所不同的是，N的取值为2。
实施例4
一种基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器，如实施例3所述，所不同的是，介质集成波导的主要传播模式为TE10模式，其传播常数可以表示为
其中Wsiw表示介质集成波导的上下两排线性金属通孔圆心之间的间距，εr和μr分别为介质层的相对介电常数和磁导率，k0为自由空间中的波数。
实施例5
一种基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器，如实施例4所述，所不同的是，介质集成波导的下限截止频率fc-siw由下式给出：
式中，c0为真空中光速，d为金属通孔的半径，P为单排相邻金属通孔阵列圆心之间的间距；由上式可得，Wsiw增大，则下边带截止频率fc-siw减小，Wsiw值减小，则下边带截止频率fc-siw增大；因此，调节上下两排金属通孔阵列之间的间距能够调整下边带截止频率。
实施例6
一种基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器，如实施例5所述，所不同的是，所述混合滤波器的上限截止频率由类I形人工表面等离激元结构的尺寸决定，人工表面等离激元结构的截止频率为fc-spp，fc-spp满足：
式中εeff为介质层的有效介电常数，Lspp为类I形人工表面等离激元单元的主槽长度，Lspp1为两侧纵向短沟槽的长度；
通过公式可以看出，改变人工表面等离激元单元的槽线长度，可以调节所述集成波导滤波器的上限截止频率。
实施例7
一种基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器，如实施例6所述，所不同的是，改进型锥形转换结构优选为漏斗形，漏斗形的转换结构的最小宽度为0.1mm。
实施例8
一种基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器，如实施例7所述，所不同的是，Wsiw为3.76mm。
实施例9
一种基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器，如实施例8所述，所不同的是，Lspp为2.3mm，Lspp1为0.43mm。
实施例10
一种基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器，如实施例9所述，所不同的是，介质层2的材料为罗杰斯5880。
顶层金属板1和接地金属层3的厚度为18μm。
实施例11
一种基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器的工作方法，混合滤波器采用截止频率处的类隐逝波(quasi-evanescent wave)来实现窄带性能，具体滤波过程如下：
不同频率的信号通过输入端口经微带线到达锥形转换结构处，由于介质集成波导(SIW)的高通特性，较低频率的电磁波将在锥形转换结构处反射回输入端口，即滤波器通带以外的低频信号已滤除；由于改进型锥形转换结构实现了微带线与混合结构的阻抗匹配，所以较高频率的信号可以进入介质集成波导(SIW)与人工表面等离激元(SSPP)混合结构；较高频率的信号在人工表面等离激元处由于人工表面等离激元的低通特性，滤除掉通带以外的高频信号；所设计的混合滤波器为了追求窄带性能，SIW与SSPP的截止频率十分接近，所剩的频率信号为工作在SIW截止频率处的隐逝波，因此无需额外添置长度逐渐增加的SSPP沟槽；为了保证隐逝波的传输，所设计的SIW的长度小于截止频率的波长；经过混合结构过滤后，最终只剩窄带滤波器通带内的信号，经过锥形转换结构进入微带线到达输出端口。
图3为混合滤波器的回波损耗与插入损耗参数仿真曲线图，其中S11表示回波损耗，S21表示插入损耗，可以看出，插入损耗在29.8GHz时低至1.3dB，3dB带宽窄至3％，在27.5和31.8GHz时，带外衰减达到-20dB。
图4为不同人工表面等离激元单元的混合滤波器的插入损耗参数仿真曲线图；本发明的实施例3，N取值为2，效果最好。
图5为混合滤波器的回波损耗与插入损耗参数仿真与测试对比曲线图；测试结果保留了测试所需连接器的固有损耗(3dB)；从图5可以看出，所提出的混合滤波器的测量参数与仿真数据具有良好的一致性。
以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器，其特征在于，自上而下包括器件顶层结构、介质层和接地金属层，器件顶层结构包括馈电传输线、转换结构、以及介质集成波导与改进型人工表面等离激元混合结构，所述馈电传输线连接器件的输入端口和输出端口，负责滤波器的馈电；
所述介质集成波导与改进型人工表面等离激元混合结构包括上下各一排、相互平行且尺寸相同的线性金属通孔阵列，在两排金属通孔之间、器件顶层结构的顶层金属板表面刻蚀周期性的人工表面等离激元结构，通过形状设计增加人工表面等离激元结构的等效长度，从而使滤波器的上下限截止频率接近；上下各一排的线性金属通孔阵列贯穿顶层金属板、介质层和接地金属层，并且所有金属通孔内均电镀金属铜；
转换结构负责馈电传输线与改进型人工表面等离激元混合结构的过渡，转换结构采用锥形转换结构，包括馈电传输线-混合结构过渡部分和混合结构-馈电传输线过渡部分，馈电传输线-混合结构过渡部分采用由宽到窄的改进型锥形转换结构，混合结构-馈电传输线过渡部分采用由窄到宽的改进型锥形转换结构，两部分对称分布；
等离激元的形状为类I形时，由类I形槽结构组成，包括纵向矩形沟槽、两侧纵向短沟槽以及连接纵向矩形沟槽和两侧纵向短沟槽的横向沟槽，纵向矩形沟槽作为主槽，在纵向矩形沟槽的顶端和两侧延伸出的横向沟槽和两侧纵向短沟槽为副槽。
2.根据权利要求1所述的基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器，其特征在于，所述馈电传输线为微带线、CPW或带状线。
3.根据权利要求1所述的基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器，其特征在于，所述人工表面等离激元结构包括N个等离激元单元，每个等离激元的形状为类I形、U型、C型或L型。
4.根据权利要求3所述的基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器，其特征在于，介质集成波导的传播模式为TE10模式，其传播常数表示为
其中Wsiw表示介质集成波导的上下两排线性金属通孔圆心之间的间距，εr和μr分别为介质层的相对介电常数和磁导率，k0为自由空间中的波数。
5.根据权利要求4所述的基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器，其特征在于，介质集成波导的下限截止频率fc-siw由下式给出：
式中，c0为真空中光速，d为金属通孔的半径，P为单排相邻金属通孔阵列圆心之间的间距；由上式可得，Wsiw增大，则下边带截止频率fc-siw减小，Wsiw减小，则下边带截止频率fc-siw增大；因此，调节上下两排金属通孔阵列之间的间距能够调整下边带截止频率。
6.根据权利要求5所述的基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器，其特征在于，所述混合滤波器的上限截止频率由类I形人工表面等离激元结构的尺寸决定，人工表面等离激元结构的截止频率为fc-spp，fc-spp满足：
式中εeff为介质层的有效介电常数，Lspp为类I形人工表面等离激元单元的主槽长度，Lspp1为两侧纵向短沟槽的长度。
7.一种权利要求6所述的基于介质集成波导与改进型人工表面等离激元的窄带混合滤波器的工作方法，其特征在于，混合滤波器采用截止频率处的类隐逝波来实现窄带性能，具体滤波过程如下：
不同频率的信号通过输入端口经微带线到达改进型锥形转换结构处，较低频率的电磁波将在改进型锥形转换结构处反射回输入端口；较高频率的信号进入介质集成波导与改进型人工表面等离激元混合结构；较高频率的信号在人工表面等离激元处滤除掉通带以外的高频信号；SIW的长度小于截止频率的波长；经过改进型人工表面等离激元混合结构过滤后，最终只剩窄带滤波器通带内的信号，经过改进型锥形转换结构进入微带线到达输出端口。
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