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(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于微波技術(shù)領(lǐng)域使用的低通濾波器，特別設(shè)及平面結(jié)構(gòu)W及人工表 面等離子體超材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 表面等離子體激元（Surface Plasmon Polarions，簡(jiǎn)稱(chēng)SPPs)，是在金屬與介質(zhì) (通常是空氣）界面上的一種電子和光子的混合激發(fā)態(tài)，是被約束在金屬與介質(zhì)面的附近 范圍內(nèi)傳輸?shù)谋砻娌?。由于SPPs能夠突破衍射極限的限制，可W實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁場(chǎng)次波長(zhǎng)的束 縛，因此廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)療檢測(cè)、近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡、光電子、太陽(yáng)能光電和納米光子學(xué)等 方面。但是在微波頻段內(nèi)，金屬表現(xiàn)為完美電導(dǎo)體（PEC)，在與介質(zhì)界面上不存在SPPs,其 等離子頻率一般存在于可見(jiàn)光和紫外波段。2004年，英國(guó)帝國(guó)理工大學(xué)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(shí)驗(yàn)證實(shí)了 spoof SPPs現(xiàn)象。
[0003] 平面結(jié)構(gòu)，比如共面波導(dǎo)、微帶線、基片集成波導(dǎo)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(yōu)點(diǎn)，目前得到了廣泛的應(yīng)用。
[0004] 低通濾波器，主要是用在發(fā)射端前級(jí)或者接收端的后級(jí)，用于濾除高頻信號(hào)，獲得 理想低頻信號(hào)。微波低通濾波器在噪聲和雜散信號(hào)抑制方面起重要作用，如今，低通濾波 器已不僅僅應(yīng)用于通信領(lǐng)域，而且廣泛應(yīng)用于RF和微波產(chǎn)品，如雷達(dá)，無(wú)線局域網(wǎng)，微波通 信鏈路，電子電路，微波測(cè)量電路，無(wú)線傳感器和控制等成為了各電子設(shè)備中不可或缺的器 件，其性能也影響著整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量。傳統(tǒng)的微波低通濾波器由階躍阻抗結(jié)構(gòu)和缺陷地結(jié) 構(gòu)等。
[0005] 相比于傳統(tǒng)的微波低通濾波器，本實(shí)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(diào)節(jié)性等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型中的低通濾波器還具有兩個(gè)陷波帶，其中 屯、頻率分別在5. 12GHz和8. 32GHz，能夠避免對(duì)無(wú)線WLAN和衛(wèi)星通信的干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)的spoof SPPs,其截至頻率為17. 4GHz，具有兩個(gè)陷波帶，其中屯、頻率分別為 5. 12GHz和8. 32GHz。實(shí)用新型的濾波器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、易于集成、可調(diào)性高、約束性好 等優(yōu)良特性，滿(mǎn)足了微波器件小型化、集成化的要求，可W廣泛地應(yīng)用于微波系統(tǒng)中。
[0007] 本實(shí)用新型所述的技術(shù)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(zhì)基板、共面波導(dǎo)饋 電帶線、共面波導(dǎo)接地面、擴(kuò)口面、梯形孔排列、spoof SPPs波導(dǎo)帶和環(huán)形諧振器，所述的共 面波導(dǎo)饋電帶線、共面波導(dǎo)接地面、擴(kuò)口面、梯形孔排列、spoof SPPs波導(dǎo)帶和環(huán)形諧振器 印刷在介質(zhì)基板上表面，所述的spoof SPPs波導(dǎo)帶位于介質(zhì)基板的中部，環(huán)形諧振器位于 spoof SPPs波導(dǎo)的正上方并與其有間隙，兩個(gè)梯形孔排列分別位于spoof SPPs的左右兩端 并與其緊密相聯(lián)，四片擴(kuò)口面分別位于左右兩個(gè)梯形孔的兩側(cè)并與其有間隙，共面波導(dǎo)饋 電帶線從介質(zhì)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(dǎo)接地面分別固定 于共面波導(dǎo)饋電帶線兩側(cè)且與其有間隙。
[0009] 本實(shí)用新型所述的有益效果是：
[0010] 1、本實(shí)用新型所述的濾波器結(jié)構(gòu)單層印刷電路板工藝即可實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、 體積小巧、加工方便、成本低。
[0011] 2、本發(fā)明所述的環(huán)形諧振器結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)諧振器尺寸調(diào)整兩個(gè)陷波頻率，實(shí)現(xiàn) 超寬帶通信與忽擾通信系統(tǒng)相互兼容協(xié)同通信。
[0012] 3、本發(fā)明所設(shè)計(jì)的濾波器采用共面波導(dǎo)，印刷在介質(zhì)基板同一面上，有利于集成。
[0013] 4、本發(fā)明所設(shè)計(jì)的濾波器，生產(chǎn)成本低廉，便于批量生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本實(shí)用新型低通濾波器的俯視圖；
[0015] 圖2為長(zhǎng)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(huán)形諧振器的示意圖；
[0018] 圖5為本實(shí)用新型低通濾波器的仿真結(jié)果圖。
[0019] W上圖片中含有：
[0020] 1 :介質(zhì)基板；2 :禪合單元；2a :共面波導(dǎo)饋電帶線；2b :共面波導(dǎo)接地面；3 :過(guò)渡 單元；3a :梯形孔；3b :擴(kuò)口面；4 :濾波單元；4a :spoof SPPs波導(dǎo)帶；4b :環(huán)形諧振器。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合
【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。 陽(yáng)0巧具體實(shí)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(zhì)基板、共面 波導(dǎo)饋電帶線、共面波導(dǎo)接地面、擴(kuò)口面、梯形孔排列、spoof SPPs波導(dǎo)帶和環(huán)形諧振器，所 述的共面波導(dǎo)饋電帶線、共面波導(dǎo)接地面、擴(kuò)口面、梯形孔排列、spoof SPPs波導(dǎo)帶和環(huán)形 諧振器印刷在介質(zhì)基板上表面，所述的spoof SPPs波導(dǎo)帶位于介質(zhì)基板的中部，環(huán)形諧振 器位于spoof SPPs波導(dǎo)的正上方并與其有間隙，兩個(gè)梯形孔排列分別位于spoof SPPs的 左右兩端并與其緊密相聯(lián)，四片擴(kuò)口面分別位于左右兩個(gè)梯形孔的兩側(cè)并與其有間隙，兩 條共面波導(dǎo)饋電帶線從介質(zhì)基板兩側(cè)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(dǎo)接地面分別固定于兩條共面波導(dǎo)饋電帶線兩側(cè)且與其有間隙。
[0024] 所述的介質(zhì)基板為羅杰斯材質(zhì)，厚度為0. 76mm，相對(duì)介電常數(shù)為3. 3, lOGHz損耗 角為0. 03.
[0025] 所述的共面波導(dǎo)饋電帶線特性阻抗50ohm，線長(zhǎng)10mm，線寬6mm。
[00%] 所述的共面波導(dǎo)接地面由四片矩形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其長(zhǎng)為10mm，其寬為15mm。
[0027] 所述的共面波導(dǎo)饋電帶線和共面波導(dǎo)接地面的間隙為0. 5mm。
[00測(cè)所述的擴(kuò)口面的曲線描述為y = Qe ° X+C2 (Xi < X 2)，其中
'
α = 0. 2,四片擴(kuò)口面的（XI，yl)，（曲誠(chéng)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(dǎo)帶由20個(gè)周期孔排列組成，其周期P = 5mm，寬度a = 2mm，深度h = 4. 8mm。單個(gè)長(zhǎng)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(huán)形諧振器是在一個(gè)圓環(huán)內(nèi)雕刻8個(gè)周期的孔排列構(gòu)成，其中圓環(huán)的外半 徑為10mm，內(nèi)半徑為4mm，孔排列的周期P = 5mm，寬度a = 2mm，深度h = 4. 8mm。環(huán)形諧 振器，如圖4所示。
[0032] 所述spoof SPPs波導(dǎo)帶與環(huán)形諧振器的間隙為0. 2mm。
[003引圖5為實(shí)用新型新型濾波器的S參數(shù)曲線圖，如圖2所示，濾波器分別在5. 12GHz 和8. 32產(chǎn)生兩個(gè)陷波點(diǎn)，從而避免對(duì)WLAN波段和衛(wèi)星通訊系統(tǒng)的干擾。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有雙陷波的超寬帶低通濾波器，其組成包括：介質(zhì)基板、共面波導(dǎo)饋電帶線、 共面波導(dǎo)接地面、擴(kuò)口面、梯形孔排列、spoofSPPs波導(dǎo)帶和環(huán)形諧振器，所述的共面波導(dǎo) 饋電帶線、共面波導(dǎo)接地面、擴(kuò)口面、梯形孔排列、spoofSPPs波導(dǎo)帶和環(huán)形諧振器印刷在 介質(zhì)基板上表面，所述的spoofSPPs波導(dǎo)帶位于介質(zhì)基板的中部，環(huán)形諧振器位于spoof SPPs波導(dǎo)的正上方并與其有間隙，兩個(gè)梯形孔排列分別位于spoofSPPs的左右兩端并與 其緊密相聯(lián)，四片擴(kuò)口面分別位于左右兩個(gè)梯形孔的兩側(cè)并與其有間隙，兩條共面波導(dǎo)饋 電帶線從介質(zhì)基板兩側(cè)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(dǎo)接地面 分別固定于兩條共面波導(dǎo)饋電帶線兩側(cè)且與其有間隙。2. 根據(jù)權(quán)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(dǎo)接地面由四片矩形結(jié)構(gòu)構(gòu)成。3. 根據(jù)權(quán)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(kuò) 口面由四片弧形結(jié)構(gòu)構(gòu)成。4. 根據(jù)權(quán)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(dǎo)帶，是在波導(dǎo)帶上蝕刻出20個(gè)周期的矩形孔排列構(gòu)成。5. 根據(jù)權(quán)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(dǎo)帶上蝕刻出8個(gè)深度h成等差數(shù)列的矩形孔排列構(gòu)成。6. 根據(jù)權(quán)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(huán) 形諧振器，是在一個(gè)圓環(huán)內(nèi)蝕刻出8個(gè)周期的矩形孔排列構(gòu)成。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)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(shù)領(lǐng)域使用的低通濾波器，特別涉及平面結(jié)構(gòu)以及人工表面等離子體超材料。其組成包括：介質(zhì)基板(1)、共面波導(dǎo)饋電帶線(2a)、共面波導(dǎo)接地面(2b)、梯形孔排列(3a)、擴(kuò)口面(3b)、spoof？SPPs波導(dǎo)帶(4a)和環(huán)形諧振器(4b)，所述的共面波導(dǎo)饋電帶線、共面波導(dǎo)接地面、擴(kuò)口面、梯形孔排列、spoof？SPPs波導(dǎo)帶和環(huán)形諧振器印刷在介質(zhì)基板上表面，所述的spoof？SPPs波導(dǎo)帶位于介質(zhì)基板的中部，環(huán)形諧振器位于spoof？SPPs波導(dǎo)的正上方并與其有間隙，兩個(gè)梯形孔排列分別位于spoof？SPPs的左右兩端并與其緊密相聯(lián)，四片擴(kuò)口面分別位于左右兩個(gè)梯形孔的兩側(cè)并與其有間隙，共面波導(dǎo)饋電帶線從介質(zhì)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(dǎo)接地面分別固定于共面波導(dǎo)饋電帶線兩側(cè)且與其有間隙。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小巧，加工方便，成本低；通過(guò)改變環(huán)形諧振器的尺寸和位置，可以調(diào)整陷波頻率，解決超寬帶通信系統(tǒng)同頻干擾的問(wèn)題。
【IPC分類(lèi)】H01P1/203, H01P7/00
【公開(kāi)號(hào)】CN205122736
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520549887
【發(fā)明人】肖丙剛, 孔勝, 陳靜
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年7月20日