極化和寬角度入射不敏感三波段超材料帶通濾波器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于微波技術領域，具體的說，是一種微波段的極化和寬角度入射不敏感三波段超材料帶通濾波器。
【背景技術】
[0002]微波是指頻率為0.3-3000GHZ的電磁波，分為分米波、厘米波和毫米波。微波段電磁頻譜具有不同于其他波段的重要特點，比如穿透性、非電離性和信息性等，廣泛應用于微波器件的制作、雷達科技和現代通信系統等中。
[0003]近年來，超材料(又稱新型人工電磁材料)得到了研宄者們廣泛的關注，其具備一些自然界現有材料所不具備的性質，例如負折射率、逆多普勒效應等。超材料指電磁波在其中傳播時具有特殊傳導或輻射特性的人工復合材料，早期人們研宄主要集中在左手材料上，它是一種可以人工設計、滿足特定等效介電常數和磁導率要求的電磁材料。超材料可以實現常規材料所不能實現的特性，例如隱身衣、超透鏡等，還可以改善現有設備的性能，在電磁隱身、通信系統和成像技術等領域有著極其重要的應用。
[0004]2005年，東南大學的羅國青等人采用基片集成波導(SIW)技術設計了一系列性能優異的微波濾波器件。SIW技術不僅保持著傳統金屬波導的優點，例如高Q值、高選擇性等，還可以用來設計帶通濾波器。SIW技術的引入極大的提高了傳統濾波器的性能。
[0005]2008年，南京理工大學的徐蓉蓉等人設計出了一種工作在微波段的雙波段帶通濾波器，該濾波器通過在傳統諧振縫隙中加載電容，繼而改變電容值實現了工作在微波段的雙波段帶通濾波器。通過改變電容值即可方便的實現雙波段設計，但是由于在一個結構單元中需要焊接4個電容，整個濾波器就需要焊接大量的電容，這給樣板加工帶來極大的不便。此外，從仿真和實驗數據來看，兩個工作通帶較為窄，濾波性能并不是很理想。
[0006]2011年，空軍工程大學的周航等人設計出了一種工作在微波段的三波段二階寬帶帶通濾波器，該濾波器采用貼片-孔洞-貼片(PAP)結構，通過設定不同尺寸的PAP，在微波段實現了工作頻帶分別為9.13-9.60GHz、11.11-11.6IGHz和13.32-13.96GHz的三波段二階寬帶帶通濾波器。該濾波器具有高選擇性以及在寬角度入射(O?30° )下具有穩定濾波性能的特性，但由于濾波器單元采用金屬-介質層-金屬-介質層-金屬多層結構，不便于樣品加工。
[0007]2013年，南京理工大學的王德松等人設計出了一種工作在微波段的三波段寬帶帶通濾波器，該濾波器采用典型的金屬-介質層-金屬三明治結構，在微波段實現了三個具有傳輸零點的工作頻帶。該濾波器具有低剖面以及對極化不敏感、寬角度入射(O?45° )下具有穩定濾波性能的特性。但從透射譜線來看，濾波器三個工作頻帶均較窄，通帶邊緣不夠陡峭，通帶的選擇性不是太好。
【發明內容】
[0008]發明目的:本發明的目的是提供一種極化和寬角度入射不敏感三波段超材料帶通濾波器，這種濾波器具有極化不敏感、寬角度入射和通帶選擇性好的優良特性，而且幾何結構設計簡單，易于加工，成本低。
[0009]為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案:一種極化和寬角度入射不敏感三波段超材料帶通濾波器，其特征在于:包括第一結構化金屬層、介質層和第二結構化金屬層，所述介質層兩面鍍有金屬層，分別為第一結構化金屬層和第二結構化金屬層；所述第一結構化金屬層和第二結構化金屬層為金屬方環諧振單元周期排列而構成的金屬表面，所述金屬方環諧振單元為依次嵌套的若干金屬方環；貫穿第一結構化金屬層、介質層和第二結構化金屬層周期性地等間距開設多組金屬化過孔，使得在每個金屬方環諧振單元周圍形成一個環繞金屬方環諧振單元的方形基片集成波導腔體。
[0010]本發明中，優選的，所述的第一、第二結構化金屬層采用材料為銅。
[0011]本發明中，優選的，所述的介質層為F4B介質板。
[0012]本發明中，優選的，所述金屬化過孔孔壁的厚度為0.025mm。
[0013]本發明中，優選的，所述金屬化過孔直徑和相鄰過孔間孔心距比值大于0.5。
[0014]本發明中，優選的，所示金屬化過孔直徑為0.5mm，相鄰金屬化過孔間孔心距為
0.72mm0
[0015]與現有技術相比，本發明具有如下優勢:
[0016]1、本發明極化和寬角度入射不敏感三波段超材料帶通濾波器與傳統的三波段超材料寬帶帶通濾波器相比，由于基片集成波導的引入，通過縫隙諧振模式和腔體諧振模式的耦合，提高了濾波器的通帶選擇性。此外，在兩種極化方式下濾波器寬角度入射性能的穩定性也得到了很大的提升。
[0017]2、本發明極化和寬角度入射不敏感三波段超材料帶通濾波器與傳統的單、雙波段超材料寬帶帶通濾波器相比，可同時工作在三個頻段，而且性能穩定，各個通帶選擇性高、插入損耗較低。
[0018]3、本發明極化和寬角度入射不敏感三波段超材料帶通濾波器結構設計簡單，在介質板兩側周期性的刻蝕方環諧振單元即可實現。模型優化過程簡潔明了，只需調整各個方環的長度和寬度即可達到所需濾波性能。
[0019]4、本發明極化和寬角度入射不敏感三波段超材料帶通濾波器工作在微波段，加工方便，普通的制造工藝即可實現。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的濾波器結構單元正視圖及尺寸參數設置；
[0021]圖2是本發明的濾波器結構單元側視圖及尺寸參數設置；
[0022]圖3是本發明的濾波器結構單元立體示意圖；
[0023]圖4是本發明的濾波器局部結構示意圖；
[0024]圖5是本發明在電磁波垂直入射時TE、TM極化方式下仿真所得的透射譜與吸收譜；
[0025]圖6是本發明在TE極化方式下電磁波寬角度(0°?40° )入射所得的透射譜；
[0026]圖7是本發明在TM極化方式下電磁波寬角度(0°?40° )入射所得的透射譜。【具體實施方式】:
[0027]下面結合附圖對本發明做更進一步的解釋。
[0028]如圖3和4所示，本發明極化和寬角度入射不敏感三波段超材料帶通濾波器包括第一結構化金屬層、介質層和第二結構化金屬層，所述介質層兩面鍍有金屬層，分別為第一結構化金屬層和第二結構化金屬層；所述第一結構化金屬層和第二結構化金屬層結構相同，均為25X25個金屬方環諧振單元周期排列所構成的金屬表面，所述金屬方環諧振單