CN205666305U - 一种双面式倾斜槽等离激元型微波滤波器 - Google Patents

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胡明哲
曾志伟
纪登辉
尹跃
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Abstract

本实用新型公开了一种双面式倾斜槽等离激元型微波滤波器。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)上分布有倾斜槽(7)；处于过渡段(5)位置的金属地(3)的边缘为指数函数曲线。本实用新型具有电磁反射小、抗电磁干扰能力强和利于小型化的特点。

Description

一种双面式倾斜槽等离激元型微波滤波器
技术领域
本实用新型涉及一种通讯领域用的滤波器，特别是一种双面式倾斜槽等离激元型微波滤波器。
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缩小到一定的程度，器件中线与线之间的电磁噪声干扰、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。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种双面式倾斜槽等离激元型微波滤波器。本实用新型具有电磁反射小、抗电磁干扰能力强和利于小型化的特点。
本实用新型的技术方案：一种双面式倾斜槽等离激元型微波滤波器，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镜像对称的倾斜槽；处于过渡段位置的金属地的边缘为指数函数曲线。
前述的双面式倾斜槽等离激元型微波滤波器中，所述的倾斜槽的槽口宽度w1的取值为1～3mm，槽深Ch1的取值为2～6mm，倾斜槽的倾斜角度θ的取值为15～45°，倾斜槽周期p为3～8mm。
前述的双面式倾斜槽等离激元型微波滤波器中，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6～15mm；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3～8mm，L2为过渡段长度，15～40mm。
前述的双面式倾斜槽等离激元型微波滤波器中，所述的过渡段上设有深度渐变的倾斜槽。
与现有技术相比，本实用新型通过在人工表面等离激元段(以下用其长度符号L3替代)上设置一系列的倾斜槽；通过该结构，使得电磁场在传输时被被束缚在倾斜槽槽口，从而大大降低了多条传输线(金属微带)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，本实用新型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；本实用新型在L1和L3间设置过渡段(以下用其长度符号L2替代)，且将L2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，本实用新型在L2上还设有深度渐变的倾斜槽；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。本实用新型还能通过调节倾斜槽的几何尺寸来调控滤波器的通带及带外抑制特性，同时调整电磁场的束缚效果，申请人在进行大量试验后发现，当槽口宽度w1的取值为1.0～3.0mmmm、槽深Ch1的取值为2～6mm、倾斜槽的倾斜角度θ的取值为15～45°、倾斜槽周期p为3～8mm时，倾斜槽对电磁场具有很好的束缚效果。
为了更好地证明本实用新型的有益效果，申请进行了如下实验：申请人设计一个双面式倾斜槽等离激元型微波滤波器样品，样品的参数如表1。
表1微波滤波器样品各部分参数
结构名称 符号 尺寸
微带波导段长度 L1 5mm
过渡段长度 L2 30mm
人工表面等离激元段长度 L3 103mm
曲线形状系数 a 20
倾斜槽槽口宽度 w1 2.0mm
倾斜槽槽深 Ch1 4.5mm
倾斜槽周期 p 5.0mm
倾斜槽倾斜角度 θ 30°
金属微带宽度 h 10.0mm
金属地曲线段最大宽度 k 40.8mm
金属地曲线段长度 L4 75mm
金属地直线段长度 L5 23mm
金属地直线段最大宽度 w2 10mm
留白宽度 w 15.4mm
介质板厚度 / 0.5mm
该样品的介质板的介电常数为2.65，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，该样品为低通滤波，其-3dB通带为直流到5.4721GHz，滤波器在整个通带内反射小于-10dB；图3中S11为滤波器反射系数；S21为滤波器传输系数。由图3可知，该样品的反射特性得到有效改善，同时样品的滤波特性得到很好的优化。
附图说明
图1是本实用新型的正面结构示意图；
图2是本实用新型的背面结构示意图；
图3是样品的S参数特性曲线图。
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-倾斜槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
实施例。一种双面式倾斜槽等离激元型微波滤波器，其构成如图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上分布有倾斜槽7；处于过渡段5位置的金属地3的边缘为指数函数曲线。
前述的倾斜槽7的槽口宽度w1的取值为1～3mm，槽深Ch1的取值为2～6mm，倾斜槽7的倾斜角度θ的取值为15～45°，倾斜槽7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6～15mm；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3～8mm，L2为过渡段长度，15～40mm。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上设有深度渐变的倾斜槽7。
本实用新型的工作原理：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。在L3中传输时，电磁场被被束缚在倾斜槽7的槽口，有效防止了电磁场的扩散，使电磁场在传输过程中不干扰其他传输线，也能不受其他传输线的干扰而能正常工作。

Claims (4)

1.一种双面式倾斜槽等离激元型微波滤波器，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)上分布有镜像对称的倾斜槽(7)；处于过渡段(5)位置的金属地(3)的边缘为指数函数曲线。
2.根据权利要求1所述的双面式倾斜槽等离激元型微波滤波器，其特征在于：所述的倾斜槽(7)的槽口宽度w1的取值为1～3mm，槽深Ch1的取值为2～6mm，倾斜槽(7)的倾斜角度θ的取值为15～45°，倾斜槽(7)周期p为3～8mm。
3.根据权利要求1或2所述的双面式倾斜槽等离激元型微波滤波器，其特征在于：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6～15mm；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3～8mm，L2为过渡段长度，15～40mm。
4.根据权利要求1或2所述的双面式倾斜槽等离激元型微波滤波器，其特征在于：所述的过渡段(5)上设有深度渐变的倾斜槽(7)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108336468A (zh) * 2018-02-07 2018-07-27 南京邮电大学 双面单导体等离激元超慢波平面微波延迟线
CN110044463A (zh) * 2019-04-28 2019-07-23 陕西师范大学 一种基于光纤传感的传感结构
CN112072231A (zh) * 2020-09-27 2020-12-11 南京航空航天大学 基于斜式耦合的高带外抑制的带通滤波器

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CN110044463A (zh) * 2019-04-28 2019-07-23 陕西师范大学 一种基于光纤传感的传感结构
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