專利名稱：使用固態(tài)ω結(jié)構(gòu)異向介質(zhì)構(gòu)成的微波濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用固態(tài)Ω結(jié)構(gòu)異向介質(zhì)構(gòu)成的微波濾波器。
背景技術(shù)：
前蘇聯(lián)科學(xué)家V.G.Veselago在1968年預(yù)言當(dāng)介質(zhì)的介電常數(shù)ε與磁導(dǎo)率μ同時(shí)為負(fù)數(shù)時(shí)，其折射率將變?yōu)樨?fù)值。這種ε和μ同時(shí)為負(fù)的介質(zhì)被美國(guó)麻省理工學(xué)院J.A.Kong命名其中文名稱為“異向介質(zhì)”。2001年，美國(guó)加州大學(xué)San Diego分校的D.R.Smith等人根據(jù)英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院J.B.Pendry的研究結(jié)果首次構(gòu)造出ε與μ同時(shí)為負(fù)的人工介質(zhì)。隨著人工異向介質(zhì)的誕生和理論研究的深入，對(duì)異向介質(zhì)的應(yīng)用更多的引起了人們的關(guān)注，而利用異向介質(zhì)構(gòu)造微波帶通濾波器，則是對(duì)異向介質(zhì)最為直接的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種使用固態(tài)Ω結(jié)構(gòu)異向介質(zhì)構(gòu)成的微波濾波器。是利用異向介質(zhì)的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)的交疊頻段，實(shí)現(xiàn)帶通濾波。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是將多層刻有Ω金屬結(jié)構(gòu)的微波基板和與刻有Ω金屬結(jié)構(gòu)的微波基板相同層數(shù)空白的微波基板相間放置，熱壓為固態(tài)異向介質(zhì)，構(gòu)成該微波濾波器的介質(zhì)材料；除朝向Ω金屬結(jié)構(gòu)的微波基板的Ω頂面和底面的固態(tài)異向介質(zhì)兩個(gè)側(cè)面沒有金屬膜層外，固態(tài)異向介質(zhì)的另外四個(gè)表面均有一層金屬膜層。
本發(fā)明具有的有益的效果是在工作頻段內(nèi)，異向介質(zhì)的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)，從而構(gòu)成了一個(gè)通帶，可以利用這一特性，構(gòu)造微波帶通濾波器。本發(fā)明中異向介質(zhì)材料采用了固態(tài)Ω結(jié)構(gòu)。將異向介質(zhì)應(yīng)用于微波濾波器，可以在使用較小的介電常數(shù)基板條件下，實(shí)現(xiàn)體積小，濾波性能好，有著廣闊的應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2是Ω圓環(huán)的直徑對(duì)諧振頻率的影響圖；圖3是Ω結(jié)構(gòu)金屬的線寬a對(duì)諧振頻率和帶寬的影響圖；圖4是刻有Ω金屬結(jié)構(gòu)的微波基板相鄰兩個(gè)Ω圖形的間距d對(duì)濾波器性能的影響；
圖5是刻有Ω金屬結(jié)構(gòu)的微波基板厚度t變化對(duì)濾波器性能的影響；圖6是介質(zhì)基板的介電常數(shù)對(duì)濾波器性能的影響；圖7是該濾波器的功率測(cè)量曲線。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明是將多層刻有Ω金屬結(jié)構(gòu)的微波基板1和與刻有Ω金屬結(jié)構(gòu)的微波基板1相同層數(shù)空白的微波基板2相間放置，熱壓為固態(tài)異向介質(zhì)，構(gòu)成該微波濾波器的介質(zhì)材料；除朝向Ω金屬結(jié)構(gòu)的微波基板1的Ω頂面和底面的固態(tài)異向介質(zhì)兩個(gè)側(cè)面沒有金屬膜層外(如圖1中熱壓后的左右兩側(cè)面)，固態(tài)異向介質(zhì)的另外四個(gè)表面均有一層金屬膜層3。圖1右面為本發(fā)明的剖面圖。
本發(fā)明采用的刻有Ω金屬結(jié)構(gòu)的微波基板1的厚度為1mm，空白的微波基板2的厚度為2mm。刻有Ω金屬結(jié)構(gòu)的微波基板1的厚度和空白的微波基板2的厚度可以是不同的厚度或相同的厚度構(gòu)成。
通過調(diào)整Ω結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，可以改變帶通濾波器的中心頻率和通帶帶寬。負(fù)折射的頻點(diǎn)對(duì)Ω圓環(huán)部分的直徑大小很敏感，隨尺寸的增加，諧振頻率點(diǎn)線性下降，如圖2所示。負(fù)折射的頻點(diǎn)對(duì)Ω結(jié)構(gòu)金屬的線寬也很敏感，隨寬度的增加，諧振頻率點(diǎn)線性下降，但通帶會(huì)加寬，如圖3所示。
負(fù)折射的頻點(diǎn)隨著X方向距離的增加變化不明顯，但通帶會(huì)逐漸變小直至消失，如圖4所示。負(fù)折射的頻點(diǎn)隨著Y方向距離d的增加而增加，只有在合適距離處帶寬和損耗能得到比較理想的值，如圖5所示。
負(fù)折射的頻點(diǎn)隨著基板的介電常數(shù)的增加而明顯下降，通帶會(huì)變窄，但變化很小。選用FR4介質(zhì)基板，材料介電常數(shù)在10GHz左右4.6，正切角0.0015。選用低介電常數(shù)、低損耗基板有利于增強(qiáng)異向特性。如圖6所示。
得到有效的異向介質(zhì)材料，只需在外表面鍍以金屬膜，以保證Ω結(jié)構(gòu)可以正常工作，根據(jù)實(shí)際需要，調(diào)整Ω結(jié)構(gòu)的尺寸，以保證合適的中心頻率和帶寬，同時(shí)在兩端配置相應(yīng)的接口，該微波帶通濾波器即可工作。圖7為異向介質(zhì)構(gòu)成的微波帶通濾波器性能測(cè)量結(jié)果，清楚地看到在8.5GHz到9.5GHz之間的通帶范圍，并且與無樣品情況相比較可以得出通帶內(nèi)損耗小于5dB。
采用熱壓技術(shù)，將多層刻有Ω金屬結(jié)構(gòu)的微波基板，材料為F4或FR4，壓制成為固態(tài)異向介質(zhì)，將該異向介質(zhì)材料外表面鍍層金屬膜，材料為銅或鋁等，兩端配置相應(yīng)接口，如SMA型接口等，通過改變?chǔ)附Y(jié)構(gòu)參數(shù)，調(diào)整帶通濾波器的性能參數(shù)，有效的實(shí)現(xiàn)帶通濾波功能。
權(quán)利要求
1.一種使用固態(tài)Ω結(jié)構(gòu)異向介質(zhì)構(gòu)成的微波濾波器，其特征在于是將多層刻有Ω金屬結(jié)構(gòu)的微波基板(1)和與刻有Ω金屬結(jié)構(gòu)的微波基板(1)相同層數(shù)空白的微波基板(2)相間放置，熱壓為固態(tài)異向介質(zhì)，構(gòu)成該微波濾波器的介質(zhì)材料；除朝向Ω金屬結(jié)構(gòu)的微波基板(1)的Ω頂面和底面的固態(tài)異向介質(zhì)兩個(gè)側(cè)面沒有金屬膜層外，固態(tài)異向介質(zhì)的另外四個(gè)表面均有一層金屬膜層(3)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使用固態(tài)Ω結(jié)構(gòu)異向介質(zhì)構(gòu)成的微波濾波器。是將多層刻有Ω金屬結(jié)構(gòu)的微波基板和與刻有Ω金屬結(jié)構(gòu)的微波基板相同層數(shù)空白的微波基板相間放置，熱壓為固態(tài)異向介質(zhì)，構(gòu)成該微波濾波器的介質(zhì)材料；除朝向Ω金屬結(jié)構(gòu)的微波基板的Ω頂面和底面的固態(tài)異向介質(zhì)兩個(gè)側(cè)面沒有金屬膜層外，固態(tài)異向介質(zhì)的另外四個(gè)表面均有一層金屬膜層。在工作頻段內(nèi)，異向介質(zhì)的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)，從而構(gòu)成了一個(gè)通帶，可以利用這一特性，構(gòu)造微波帶通濾波器。本發(fā)明中異向介質(zhì)材料采用了固態(tài)Ω結(jié)構(gòu)。將異向介質(zhì)應(yīng)用于微波濾波器，可以在使用較小的介電常數(shù)基板條件下，實(shí)現(xiàn)體積小，濾波性能好，有著廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H01P3/00GK1635662SQ20041007358
公開日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2004年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月26日
發(fā)明者冉立新, 皇甫江濤, 章獻(xiàn)民, 孔金甌 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)