CN206685518U - 一种基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器 - Google Patents
一种基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN206685518U CN206685518U CN201720436980.9U CN201720436980U CN206685518U CN 206685518 U CN206685518 U CN 206685518U CN 201720436980 U CN201720436980 U CN 201720436980U CN 206685518 U CN206685518 U CN 206685518U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- medium substrate
- stepped impedance
- surface plasma
- coupling resonator
- parallel coupling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器，它属于微波技术领域使用的带通滤波器，特别涉及平面结构以及人工表面等离子体超材料。其组成包括：介质基板（1）、阶跃阻抗结构(2)、平行耦合谐振器(3)，所述的介质基板、阶跃阻抗结构和平行耦合谐振器印刷在介质基板上表面，所述的平行耦合谐振器位于介质基板的中部，两片阶跃阻抗结构分别固定于平行耦合谐振器两侧，并有间隙和距离。本实用新型结构简单，体积小巧，加工方便，成本低；通过改变平行耦合谐振器的尺寸和位置，可以调整中心频率和带宽，解决超宽带通信系统同频干扰的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于微波技术领域使用的带通滤波器，特别涉及平面结构以及人工表面等离子体超材料。
背景技术
表面等离子体激元（Surface Plasmon Polarions，简称SPPs），是在金属与介质(通常是空气)界面上的一种电子和光子的混合激发态，是被约束在金属与介质面的附近范围内传输的表面波。由于SPPs 能够突破衍射极限的限制,可以实现对电磁场次波长的束缚，因此广泛应用于生物医疗检测、近场光学显微镜、光电子、太阳能光电和纳米光子学等方面。但是在微波频段内，金属表现为完美电导体(PEC)，在与介质界面上不存在SPPs，其等离子频率一般存在于可见光和紫外波段。2004 年，英国帝国理工大学的Pendry 教授从理论上提出了人工表面等离子体（spoof SPPs）的全新概念。2005 年，Hibbins 等人在微波频段上用实验证实了spoof SPPs 现象。
平面结构，比如共面波导、微带线、基片集成波导等，具有小型化、集成化、易于加工、与其它有源电路元件易于兼容等优点，目前得到了广泛的应用。
带通滤波器，主要是用在发射端前级或者接收端的后级，用于滤除高频信号，获得理想低频信号。微波带通滤波器在噪声和杂散信号抑制方面起重要作用，如今，带通滤波器已不仅仅应用于通信领域，而且广泛应用于RF和微波产品，如雷达，无线局域网，微波通信链路，电子电路，微波测量电路，无线传感器和控制等成为了各电子设备中不可或缺的器件，其性能也影响着整个系统的质量。传统的微波带通滤波器由阶跃阻抗结构和缺陷地结构等。
相比于传统的微波带通滤波器，本实用新型中基于spoof SPPs的微波带通滤波器，具有高约束性、易于集成和可调节性等优点。本实用新型中的窄带带通滤波器其通带相对分数带宽为12.8%，中心频率为3.1GHz，在2.9GHz至3.3GHz的通带范围内，其回波损耗在-10dB以下，其插入损耗在-1dB以上，在微波通信和系统中，这些特征对于过滤表面等离子体极化波非常重要。
发明内容
本实用新型设计了一种基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器。本窄带带通滤波器基于平面结构的spoof SPPs，其通带范围为2.9GHz到3.3GHz，相对分数带宽为12.8%，中心频率为3.1GHz。发明的滤波器具有结构简单紧凑、易于集成、可调性高、约束性好等优良特性，满足了微波器件小型化、集成化的要求，可以广泛地应用于微波系统中。
本发明所述的技术方案是：
一种基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器，其特征是：包括介质基板、阶跃阻抗结构、平行耦合谐振器，所述的阶跃阻抗结构和平行耦合谐振器印刷在介质基板上表面，所述的平行耦合谐振器位于介质基板的中部，两片阶跃阻抗结构分别固定于平行耦合谐振器两侧，并与其有间隙和距离。
本发明所述的有益效果是：
1、本发明所述的滤波器结构单层印刷电路板工艺即可实现，结构简单紧凑、体积小巧、加工方便、成本低。2、本发明所述的平行耦合谐振器结构，通过调节谐振器尺寸调整通带带宽和中心频率，实现超宽带通信与忽扰通信系统相互兼容协同通信。3、本发明所设计的滤波器，生产成本低廉，便于批量生产。
附图说明
图1为本实用新型窄带通滤波器的俯视图；图2为长方形周期孔的示意图；图3为阶跃阻抗结构的示意图；图4为平行耦合谐振器结构的示意图。图5为本实用新型低通滤波器的仿真结果图。以上图片中含有：
1：介质基板；2：阶跃阻抗结构；3：平行耦合谐振器。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐明本实用新型。
具体实施：
如图1所示：一种基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器，其组成包括：介质基板、阶跃阻抗结构和平行耦合谐振器印刷在介质基板上表面，所述的平行耦合谐振器位于介质基板的中部，两片阶跃阻抗结构分别固定于平行耦合谐振器两侧，并有间隙和距离。
所述的介质基板厚度为0.05mm，相对介电常数为3.3,10GHz损耗角为0.03.
所述的阶跃阻抗结构由两种不同尺寸大小的且包含4个周期的长方形钻孔金属带构成，长方形孔一的宽度a1、深度b1、周期p1、高度h1分别为4mm、8mm、10mm和10mm；长方形孔二的宽度a2、深度b2、周期p2、高度h2分别为2mm、4mm、5mm和5mm，如图3所示。基于传输线理论，结构的相对输入阻抗能够公式表述为:
其中为阶跃阻抗传输线的电长度，为阶跃阻抗传输线的特性阻抗。根据谐振条件，阶跃阻抗结构谐振器单元的输入导纳的值等于0，因此谐振条件应满足。由于模式展开法的计算复杂，通过数值仿真计算，得到其特征频率为8.7GHz。
所述的平行耦合谐振器由两条长方形钻孔金属带构成，单条金属带包含8个周期的长方形圆形孔，长方形孔的宽度a、深度b、周期p、高度h分别为2mm、4mm、5mm和5mm，如图4所示。基于微波网络的理论，耦合部分能够用四端口网络来描述，具体关系表示式如下：
其中k为耦合系数，z是耦合部分的长度。由于结构具有对称性，因此耦合部分的分析，我们仅仅只要考虑一半即可，即：
耦合部分的S参数矩阵我们可以推断为：
我们观察在特定的情况下，传输系数S11的值为零，也就是说spoof SPPs能够在耦合部分传播，处于导通状态，从而实现带通，通过数值仿真计算，得出的S参数曲线结果，如图5所示。
所述的阶跃阻抗结构和平行耦合谐振器的间隙g为0.3mm，间隔距离w为3.5mm。
图5为实用新型滤波器的S参数曲线图，从图中可以看出，其通带范围为2.9GHz到3.3GHz，相对分数带宽为12.8%，中心频率为3.1GHz。
Claims (3)
1.一种基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器，其组成包括：介质基板、阶跃阻抗结构和平行耦合谐振器，其中阶跃阻抗结构和平行耦合谐振器印刷在介质基板上表面，所述的平行耦合谐振器位于介质基板的中部，两片阶跃阻抗结构分别固定于平行耦合谐振器两侧，并有间隙和距离。
2.根据权利要求1所述的一种基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器，其特征在于，所述阶跃阻抗结构由两种不同尺寸的长方形钻孔金属带构成，且每个金属带由4个周期的长方形孔排列组成。
3.根据权利要求1所述的一种基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器，其特征在于，所述平行耦合谐振器由两条长方形钻孔金属带构成，且每条金属带有8个周期的长方形孔排列组成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720436980.9U CN206685518U (zh) | 2017-04-25 | 2017-04-25 | 一种基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720436980.9U CN206685518U (zh) | 2017-04-25 | 2017-04-25 | 一种基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN206685518U true CN206685518U (zh) | 2017-11-28 |
Family
ID=60404154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201720436980.9U Expired - Fee Related CN206685518U (zh) | 2017-04-25 | 2017-04-25 | 一种基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN206685518U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108336499A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-07-27 | 南京邮电大学 | 单波束局域诱导表面等离激元侧射漏波天线 |
-
2017
- 2017-04-25 CN CN201720436980.9U patent/CN206685518U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108336499A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-07-27 | 南京邮电大学 | 单波束局域诱导表面等离激元侧射漏波天线 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102022579B1 (ko) | 플렉서블 대역폭 및 대역외 제거 성능을 구비하는 결합 선로 타입의 전력 분배기 | |
| CN109462000B (zh) | 一种多层基片集成波导三阶滤波功分器 | |
| CN104425860A (zh) | 一种宽阻带特性的基片集成波导带通滤波器 | |
| CN106816696A (zh) | 一种Vivaldi天线 | |
| CN106374173A (zh) | 一种具有双陷波的新型超宽带低通滤波器 | |
| CN206685518U (zh) | 一种基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器 | |
| CN205122736U (zh) | 一种具有双陷波的新型超宽带低通滤波器 | |
| CN109638398A (zh) | 具有宽阻带和高选择性的紧凑型带通滤波器 | |
| Boutejdar et al. | Design of compact Microstrip lowpass filters using a U-shaped defected ground structure and compensated microstrip line | |
| CN209948009U (zh) | 无反射带通滤波器及射频通信设备 | |
| CN105140645A (zh) | 谐波抑制天线 | |
| Ahmaed | Compact dual-band parallel coupled T-shaped SIR filter for WLAN applications | |
| CN206878147U (zh) | 一种基于人工表面等离子体的平行耦合滤波器 | |
| Zhang et al. | A SIW filter with square complementary split-ring resonators (CSRRs) | |
| CN107845849A (zh) | 基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器 | |
| Munir et al. | Characterization of Narrowband Hairpin Bandpass Filter Composed of Fractal Koch Geometry. | |
| Qiu et al. | A compact bandpass filter with SIW triangular cavities | |
| TWM336632U (en) | A dual-band bandpass filter with stepped impedance resonators and defected ground structure | |
| CN209948011U (zh) | 三阶带阻滤波器及通信设备 | |
| CN209913004U (zh) | 基于共面波导的宽阻带微波滤波器 | |
| Sagar et al. | Designing and parametric extraction of low pass filter using metamaterials | |
| CN106486723A (zh) | 基于微带线—槽线结构的超宽带滤波器 | |
| CN207165727U (zh) | 基于人工表面等离子体的低通带阻滤波器 | |
| Xu et al. | A novel suspended stripline bandpass filter using hybrid transmission line stepped impedance resonator | |
| CN109728386A (zh) | 基于伪交指耦合的四频带通滤波器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171128 Termination date: 20180425 |