CN205666306U

CN205666306U - 一种s型凹槽等离激元型微波滤波器

Info

Publication number: CN205666306U
Application number: CN201620323800.1U
Authority: CN
Inventors: 胡明哲; 曾志伟; 纪登辉; 尹跃
Original assignee: Liupanshui Normal University
Current assignee: Liupanshui Normal University
Priority date: 2016-04-18
Filing date: 2016-04-18
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2026-04-18

Abstract

本实用新型公开了一种S型凹槽等离激元型微波滤波器。包括介质板(1)，介质板(1)上设有金属微带(2)，金属微带(2)的两侧设有金属地(3)；所述的金属微带(2)包括共面波导段(4)，共面波导段(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S型凹槽(7)。本实用新型具有大带宽、低损耗，同时无电磁场强烈反射和抗电磁干扰能力强的特点。

Description

一种S型凹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，特别是一种具有S型凹槽结构的微波波段人工等离激元滤波器。

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。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种S型凹槽等离激元型微波滤波器，使之具有亚波长局域化能力，同时具有大带宽，低传输损耗，抗电磁干扰能力强的优势。并且，本实用新型能实现和传统微带线之间的良好连接，具有避免电磁场出现强烈反射和优化滤波器滤波特性的特点。

本实用新型的技术方案：一种S型凹槽等离激元型微波滤波器，包括介质板，介质板上设有金属微带，金属微带的两侧设有金属地；所述的金属微带包括共面波导段，共面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S型凹槽。

前述的S型凹槽等离激元型微波滤波器中，所述的S型凹槽的槽口宽度w1的取值为0.5～1.5mm，槽深Ch1的取值为3～6mm，槽型周期p为3～8mm。

前述的S型凹槽等离激元型微波滤波器中，处于过渡段位置的金属地边缘为，满足Y＝h+g+w*(exp(a*(X-L1)/L2)-1)/(expa-1)方程的曲线；其中a为曲线形状系数，其取值为5～20；h为金属微带宽度，其取值为3～8mm；g为金属微带与金属地间距，其取值为0.3～1mm，w为金属地的宽度，其取值为20～30mm，L₁为共面波导段的长度，其取值为5～15mm，L₂为过渡段长度，40～80mm。

前述的S型凹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S型凹槽。

与现有技术相比，本实用新型在共面波导段(以下用其长度符号L₁替代)和人工表面等离激元段(以下用其长度符号L₃替代)之间增加过渡段进行衔接；通过该结构，能够实现L₁和L₃之间良好的连续过渡，充分减少了L₁和L₃直接连接时的微波电场反射，避免了输出端电磁场出现严重衰减。本实用新型中处于过渡段位置的金属地边缘为Y＝h+g+w*(exp(a*(X-L₁)/L₂)-1)/(expa-1)的曲线，的a为曲线形状系数，用于调整曲线的曲率，申请人在进行大量试验后发现，当a的取值范围在5～20间时，可实现准TEM模式向SSPPs模式的良好过渡，即充分减少了L₁和L₃直接连接时的微波电场反射。除此外，本实用新型也在过渡段传输线上分布有深度渐变的S型凹槽；通过该结构，可进一步实现准TEM模式向SSPPs模式的过渡，减少微波电场反射；通过减小电场反射，使得本实用新型的的传输损耗减小，抗电磁干扰能力增强。本实用新型通过在人工表面等离激元段上设置S型凹槽，该结构充分提高了微波波段亚波长的束缚效应，使得本实用新型具有抗电磁干扰能力强、带宽大和阻带特性优异的特点，不仅如此，该结构不增加滤波器的几何尺寸，在保证设备小型化的同时进一步优化了微波滤波器的滤波特性，因而能更好地适应当今大规模微波集成电路的发展。

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：申请人设立一个S型凹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(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，该样品为带通滤波，其中心频率为5.6677GHz，-3dB通带为2.3542GHz到8.9812GHz，通带内反射小于-10.5dB。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是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中的A处的放大示意图；

图3是样品的S参数曲线图。

附图中的标记为：1-介质板，2-金属微带，3-金属地，4-共面波导段，5-过渡段，6-人工表面等离激元段,7-S型凹槽。

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S型凹槽等离激元型微波滤波器，构成如图1和2所示，包括介质板1，介质板1上设有金属微带2，金属微带2的两侧设有金属地3；所述的金属微带2包括共面波导段4，共面波导段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S型凹槽7。

前述的S型凹槽7的槽口宽度w1的取值为0.5～1.5mm，槽深Ch1的取值为3～6mm，槽型周期p为3～8mm。

前述的S型凹槽等离激元型微波滤波器中，处于过渡段5位置的金属地3边缘为，满足Y＝h+g+w*(exp(a*(X-L1)/L2)-1)/(expa-1)方程的曲线；其中a为曲线形状系数，其取值为5～20；h为金属微带宽度，其取值为3～8mm；g为金属微带2与金属地3间距，其取值为0.3～1mm，w为金属地3的宽度，其取值为20～30mm，L₁为共面波导段的长度，其取值为5～15mm，L₂为过渡段长度，40～80mm。

前述的过渡段5上设有深度渐变的S型凹槽7。

本实用新型的工作原理：准TEM模式的电磁场由左边的共面波导段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共面波导段输出。

Claims

1.一种S型凹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)上设有金属微带(2)，金属微带(2)的两侧设有金属地(3)；所述的金属微带(2)包括共面波导段(4)，共面波导段(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S型凹槽(7)。

2.根据权利要求1所述的S型凹槽等离激元型微波滤波器，其特征在于：所述的S型凹槽(7)的槽口宽度w1的取值为0.5～1.5mm，槽深Ch1的取值为3～6mm，槽型周期p为3～8mm。

3.根据权利要求1或2所述的S型凹槽等离激元型微波滤波器，其特征在于：处于过渡段(5)位置的金属地(3)边缘为，满足Y＝h+g+w*(exp(a*(X-L1)/L2)-1)/(expa-1)方程的曲线；其中a为曲线形状系数，其取值为5～20；h为金属微带宽度，其取值为3～8mm；g为金属微带(2)与金属地(3)间距，其取值为0.3～1mm，w为金属地(3)的宽度，其取值为20～30mm，L₁为共面波导段的长度，其取值为5～15mm，L₂为过渡段长度，40～80mm。

4.根据权利要求3所述的S型凹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S型凹槽(7)。