一種具有雙陷波的新型超寬帶低通濾波器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于微波技術領域使用的低通濾波器，特別設及平面結構W及人工表 面等離子體超材料。
【背景技術】
[0002] 表面等離子體激元（Surface Plasmon Polarions，簡稱SPPs)，是在金屬與介質 (通常是空氣）界面上的一種電子和光子的混合激發態，是被約束在金屬與介質面的附近 范圍內傳輸的表面波。由于SPPs能夠突破衍射極限的限制，可W實現對電磁場次波長的束 縛，因此廣泛應用于生物醫療檢測、近場光學顯微鏡、光電子、太陽能光電和納米光子學等 方面。但是在微波頻段內，金屬表現為完美電導體（PEC)，在與介質界面上不存在SPPs,其 等離子頻率一般存在于可見光和紫外波段。2004年，英國帝國理工大學的化ml巧教授從理 論上提出了人工表面等離子體（spoof SPPs)的全新概念。2005年，Hibbins等人在微波頻 段上用實驗證實了 spoof SPPs現象。
[0003] 平面結構，比如共面波導、微帶線、基片集成波導等，具有小型化、集成化、易于加 工、與其它有源電路元件易于兼容等優點，目前得到了廣泛的應用。
[0004] 低通濾波器，主要是用在發射端前級或者接收端的后級，用于濾除高頻信號，獲得 理想低頻信號。微波低通濾波器在噪聲和雜散信號抑制方面起重要作用，如今，低通濾波 器已不僅僅應用于通信領域，而且廣泛應用于RF和微波產品，如雷達，無線局域網，微波通 信鏈路，電子電路，微波測量電路，無線傳感器和控制等成為了各電子設備中不可或缺的器 件，其性能也影響著整個系統的質量。傳統的微波低通濾波器由階躍阻抗結構和缺陷地結 構等。
[0005] 相比于傳統的微波低通濾波器，本實用新型中基于spoof SPPs的微波低通濾波 器，具有高約束性和可調節性等優點。本實用新型中的低通濾波器還具有兩個陷波帶，其中 屯、頻率分別在5. 12GHz和8. 32GHz，能夠避免對無線WLAN和衛星通信的干擾。
【發明內容】
[0006] 本實用新型設計了一種具有雙陷波的新型超寬帶低通濾波器。本低通濾波器基 于平面結構的spoof SPPs,其截至頻率為17. 4GHz，具有兩個陷波帶，其中屯、頻率分別為 5. 12GHz和8. 32GHz。實用新型的濾波器具有結構簡單緊湊、易于集成、可調性高、約束性好 等優良特性，滿足了微波器件小型化、集成化的要求，可W廣泛地應用于微波系統中。
[0007] 本實用新型所述的技術方案是：
[0008] 一種具有雙陷波的新型超寬帶低通濾波器，其特征是：包括介質基板、共面波導饋 電帶線、共面波導接地面、擴口面、梯形孔排列、spoof SPPs波導帶和環形諧振器，所述的共 面波導饋電帶線、共面波導接地面、擴口面、梯形孔排列、spoof SPPs波導帶和環形諧振器 印刷在介質基板上表面，所述的spoof SPPs波導帶位于介質基板的中部，環形諧振器位于 spoof SPPs波導的正上方并與其有間隙，兩個梯形孔排列分別位于spoof SPPs的左右兩端 并與其緊密相聯，四片擴口面分別位于左右兩個梯形孔的兩側并與其有間隙，共面波導饋 電帶線從介質基板邊緣引向梯形孔排列并與其緊密相連接，兩片共面波導接地面分別固定 于共面波導饋電帶線兩側且與其有間隙。
[0009] 本實用新型所述的有益效果是：
[0010] 1、本實用新型所述的濾波器結構單層印刷電路板工藝即可實現，結構簡單緊湊、 體積小巧、加工方便、成本低。
[0011] 2、本發明所述的環形諧振器結構，通過調節諧振器尺寸調整兩個陷波頻率，實現 超寬帶通信與忽擾通信系統相互兼容協同通信。
[0012] 3、本發明所設計的濾波器采用共面波導，印刷在介質基板同一面上，有利于集成。
[0013] 4、本發明所設計的濾波器，生產成本低廉，便于批量生產。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型低通濾波器的俯視圖；
[0015] 圖2為長方形周期孔的示意圖；
[0016] 圖3為梯形孔排列的示意圖；
[0017] 圖4為環形諧振器的示意圖；
[0018] 圖5為本實用新型低通濾波器的仿真結果圖。
[0019] W上圖片中含有：
[0020] 1 :介質基板；2 :禪合單元；2a :共面波導饋電帶線；2b :共面波導接地面；3 :過渡 單元；3a :梯形孔；3b :擴口面；4 :濾波單元；4a :spoof SPPs波導帶；4b :環形諧振器。
【具體實施方式】
[0021] 為使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合
【具體實施方式】，進一步闡明本發明。 陽0巧具體實施：
[0023] 如圖1所示：一種具有雙陷波的超寬帶帶通濾波器，其組成包括：介質基板、共面 波導饋電帶線、共面波導接地面、擴口面、梯形孔排列、spoof SPPs波導帶和環形諧振器，所 述的共面波導饋電帶線、共面波導接地面、擴口面、梯形孔排列、spoof SPPs波導帶和環形 諧振器印刷在介質基板上表面，所述的spoof SPPs波導帶位于介質基板的中部，環形諧振 器位于spoof SPPs波導的正上方并與其有間隙，兩個梯形孔排列分別位于spoof SPPs的 左右兩端并與其緊密相聯，四片擴口面分別位于左右兩個梯形孔的兩側并與其有間隙，兩 條共面波導饋電帶線從介質基板兩側邊緣分別引向梯形孔排列并與其緊密相連接，四片共 面波導接地面分別固定于兩條共面波導饋電帶線兩側且與其有間隙。
[0024] 所述的介質基板為羅杰斯材質，厚度為0. 76mm，相對介電常數為3. 3, lOGHz損耗 角為0. 03.
[0025] 所述的共面波導饋電帶線特性阻抗50ohm，線長10mm，線寬6mm。
[00%] 所述的共面波導接地面由四片矩形結構構成，其長為10mm，其寬為15mm。
[0027] 所述的共面波導饋電帶線和共面波導接地面的間隙為0. 5mm。
[00測所述的擴口面的曲線描述為y = Qe ° X+C2 (Xi < X 2)，其中
'
α = 0. 2,四片擴口面的（XI，yl)，（曲誠分別為（10,3. W，（70， 18. 5) ; (10, -3. 5)，（70, -18. 5) ; (130,18. 5)，（190, 3. 5) ; (130, -18. 5)，（190, -3. 5)。
[0029] 所述的spoof SPPs波導帶由20個周期孔排列組成，其周期P = 5mm，寬度a = 2mm，深度h = 4. 8mm。單個長方形周期孔，如圖2所示。
[0030] 所述的梯形孔排列的周期P = 5mm，寬度a = 2mm，深度hi = 0. 6mm，h2 = 1. 2mm， h3 = 1. 8mm，h4 = 2. 4mm.' h5 = 3. 0mm，h6 = 3. 6mm，h7 = 4. 2mm，h8 = 4. 8mm。梯形孔排 列，如圖3所示。
[0031] 所述的環形諧振器是在一個圓環內雕刻8個周期的孔排列構成，其中圓環的外半 徑為10mm，內半徑為4mm，孔排列的周期P = 5mm，寬度a = 2mm，深度h = 4. 8mm。環形諧 振器，如圖4所示。
[0032] 所述spoof SPPs波導帶與環形諧振器的間隙為0. 2mm。
[003引圖5為實用新型新型濾波器的S參數曲線圖，如圖2所示，濾波器分別在5. 12GHz 和8. 32產生兩個陷波點，從而避免對WLAN波段和衛星通訊系統的干擾。
【主權項】
1. 一種具有雙陷波的超寬帶低通濾波器，其組成包括：介質基板、共面波導饋電帶線、 共面波導接地面、擴口面、梯形孔排列、spoofSPPs波導帶和環形諧振器，所述的共面波導 饋電帶線、共面波導接地面、擴口面、梯形孔排列、spoofSPPs波導帶和環形諧振器印刷在 介質基板上表面，所述的spoofSPPs波導帶位于介質基板的中部，環形諧振器位于spoof SPPs波導的正上方并與其有間隙，兩個梯形孔排列分別位于spoofSPPs的左右兩端并與 其緊密相聯，四片擴口面分別位于左右兩個梯形孔的兩側并與其有間隙，兩條共面波導饋 電帶線從介質基板兩側邊緣分別引向梯形孔排列并與其緊密相連接，四片共面波導接地面 分別固定于兩條共面波導饋電帶線兩側且與其有間隙。2. 根據權利要求1所述的一種具有雙陷波的超寬帶低通濾波器，其特征在于，所述共 面波導接地面由四片矩形結構構成。3. 根據權利要求1所述的一種具有雙陷波的超寬帶低通濾波器，其特征在于，所述擴 口面由四片弧形結構構成。4. 根據權利要求1所述的一種具有雙陷波的超寬帶低通濾波器，其特征在于，所述 spoofSPPs波導帶，是在波導帶上蝕刻出20個周期的矩形孔排列構成。5. 根據權利要求1所述的一種具有雙陷波的超寬帶低通濾波器，其特征在于，所述梯 形孔排列，是在波導帶上蝕刻出8個深度h成等差數列的矩形孔排列構成。6. 根據權利要求1所述的一種具有雙陷波的超寬帶低通濾波器，其特征在于，所述環 形諧振器，是在一個圓環內蝕刻出8個周期的矩形孔排列構成。
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有雙陷波的新型超寬帶低通濾波器，它屬于微波技術領域使用的低通濾波器，特別涉及平面結構以及人工表面等離子體超材料。其組成包括：介質基板(1)、共面波導饋電帶線(2a)、共面波導接地面(2b)、梯形孔排列(3a)、擴口面(3b)、spoof？SPPs波導帶(4a)和環形諧振器(4b)，所述的共面波導饋電帶線、共面波導接地面、擴口面、梯形孔排列、spoof？SPPs波導帶和環形諧振器印刷在介質基板上表面，所述的spoof？SPPs波導帶位于介質基板的中部，環形諧振器位于spoof？SPPs波導的正上方并與其有間隙，兩個梯形孔排列分別位于spoof？SPPs的左右兩端并與其緊密相聯，四片擴口面分別位于左右兩個梯形孔的兩側并與其有間隙，共面波導饋電帶線從介質基板邊緣引向梯形孔排列并與其緊密相連接，兩片共面波導接地面分別固定于共面波導饋電帶線兩側且與其有間隙。本實用新型結構簡單，體積小巧，加工方便，成本低；通過改變環形諧振器的尺寸和位置，可以調整陷波頻率，解決超寬帶通信系統同頻干擾的問題。
【IPC分類】H01P1/203, H01P7/00
【公開號】CN205122736
【申請號】CN201520549887
【發明人】肖丙剛, 孔勝, 陳靜
【申請人】中國計量學院
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年7月20日