本實用新型涉及人工表面等離激元型微波帶通濾波器領(lǐng)域，特別涉及一種弧形微波帶通濾波器。

背景技術(shù)：

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，移動通訊領(lǐng)域要求能制造出集成度更高的微波器件，然而隨著微波電路尺寸的不斷縮小，微波器件內(nèi)部的電磁干擾噪聲導(dǎo)致器件工作不穩(wěn)定。人工表面等離激元型微波器件相比于普通的微帶型微波器件，具有特殊的優(yōu)勢，例如，它能把微波局域在亞波長尺寸，從而具有更高靈敏度和更強的抗電磁干擾能力，因此，基于人工表面等離激元型濾波器件能很好滿足下一代微波通信的要求。本實用新型專利設(shè)計了一種新型的人工等離激元型微波濾波器，該結(jié)構(gòu)可以提高微波段電磁場的抗干擾能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種弧形微波帶通濾波器，通過調(diào)節(jié)人工等離激元段的弧形曲線及氣隙槽結(jié)構(gòu)可以精確的調(diào)控濾波器的通帶范圍和阻帶抑制特性，特別是濾波器的SSPPs波導(dǎo)結(jié)構(gòu)緊湊，在保證濾波器的良好濾波特性的同時，實現(xiàn)了濾波器的小型化。

為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案為：

一種弧形微波帶通濾波器，由鑲嵌于介質(zhì)板1上的上下對稱的 弧形微帶結(jié)構(gòu)組成，弧形微帶結(jié)構(gòu)中間形成中空條帶9，弧形微帶結(jié)構(gòu)倍中空條帶9分為上下對稱的兩部分，一部分為上下兩半的弧形金屬微帶2，其電磁功能為實現(xiàn)地結(jié)構(gòu)Ground段，第二部分為人工等離激元微帶6，上部弧形金屬微帶2的弧形金屬微帶上沿3為一凸弧線，弧形金屬微帶下沿4為一凹弧線，弧形金屬微帶2寬度固定，人工等離激元微帶6的弧形邊沿8與弧形金屬微帶2的弧形金屬微帶下沿4貼合，其間為弧形間隙5，人工等離激元微帶6與其對應(yīng)的弧形金屬微帶2形成一個從中軸分開的半弧形輪廓，人工等離激元微帶6縱向等距設(shè)有多個縫隙7。

進一步的，所述弧形微波帶通濾波器弧形微帶結(jié)構(gòu)的上下兩段弧線為弧形曲線方程分別滿足x＝t*a,y＝sqr(1-t²)*b+c(0<t<1)；以及x＝t²*a’,y＝sqr(1-t³)*b’+c’(0<t<1)的弧線，其中a,a’分別為上下半段弧形的長軸半徑，其取值為a：50～150mm，a’：40～140mm；b，b’則為上下半段弧形的短軸半徑，其取值為b：5～15mm，b’：3～10mm；c，c’為位置系數(shù)，其取值為c：0～5mm，c’:0～5mm。

進一步的，所述人工等離激元微帶6采用漸變槽深技術(shù)，其上半段弧形邊沿8的弧形曲線采用x＝t²*L/2,y＝sqr(1-t³)*d-gap(0<t<1)曲線方程實現(xiàn)，下半段為直線，兩者可共同形成漸變氣隙凹槽來實現(xiàn)電磁場的阻抗與模式匹配，式中d為弧形曲線的短軸半徑，其值取2～8mm的范圍，gap為人工等離激元段與弧形微帶間的縫隙，其取值為0.01～1.0mm。

進一步的，所述介質(zhì)板1采用介電常數(shù)為2.65的基片，其輸入阻抗為50歐姆。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的有益效果為：

用本實用新型的結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)人工等離激元段的弧形曲線及氣隙槽結(jié)構(gòu)可以精確的調(diào)控濾波器的通帶范圍和阻帶抑制特性，特別是濾波器的SSPPs波導(dǎo)結(jié)構(gòu)緊湊，在保證濾波器的良好濾波特性的同時，實現(xiàn)了濾波器的小型化。

其間的電磁模式為SSPPs模式，采用的一種新型的弧形曲線加氣隙槽結(jié)構(gòu)，它能形成電磁波導(dǎo)，并能充分提高微波波段亞波長的束縛效應(yīng)，使得SSPPs濾波器抗電磁干擾特性更為優(yōu)異。

附圖說明

圖1為一種新型人工表面等離激元型微波濾波器。

圖2為濾波器參數(shù)為表一所示時，微波濾波器的S參數(shù)特性曲線圖。

圖3濾波器工作于12GHz時其法向電場分布圖。

圖4濾波器工作于21.5GHz時其法向電場分布圖。

其中：1為介質(zhì)基片，2為弧形金屬微帶，3為弧形金屬微帶上沿，4為弧形金屬微帶下沿，5為弧形間隙，6為人工等離激元微帶，7為縫隙，8為弧形邊沿，9為中空條帶。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型技術(shù)方案做進一步詳細描述：

如圖1-4所示，一種弧形微波帶通濾波器，由鑲嵌于介質(zhì)板1上的上下對稱的弧形微帶結(jié)構(gòu)組成，弧形微帶結(jié)構(gòu)中間形成中空條帶9，弧形微帶結(jié)構(gòu)倍中空條帶9分為上下對稱的兩部分，一部分為上 下兩半的弧形金屬微帶2，其電磁功能為實現(xiàn)地結(jié)構(gòu)Ground段，第二部分為人工等離激元微帶6，上部弧形金屬微帶2的弧形金屬微帶上沿3為一凸弧線，弧形金屬微帶下沿4為一凹弧線，弧形金屬微帶2寬度固定，人工等離激元微帶6的弧形邊沿8與弧形金屬微帶2的弧形金屬微帶下沿4貼合，其間為弧形間隙5，人工等離激元微帶6與其對應(yīng)的弧形金屬微帶2形成一個從中軸分開的半弧形輪廓，人工等離激元微帶6縱向等距設(shè)有多個縫隙7。

進一步的，所述弧形微波帶通濾波器弧形微帶結(jié)構(gòu)的上下兩段弧線為弧形曲線方程分別滿足x＝t*a,y＝sqr(1-t²)*b+c(0<t<1)；以及x＝t²*a’,y＝sqr(1-t³)*b’+c’(0<t<1)的弧線，其中a,a’分別為上下半段弧形的長軸半徑，其取值為a：50～150mm，a’：40～140mm；b，b’則為上下半段弧形的短軸半徑，其取值為b：5～15mm，b’：3～10mm；c，c’為位置系數(shù)，其取值為c：0～5mm，c’:0～5mm。

進一步的，所述人工等離激元微帶6采用漸變槽深技術(shù)，其上半段弧形邊沿8的弧形曲線采用x＝t²*L/2,y＝sqr(1-t³)*d-gap(0<t<1)曲線方程實現(xiàn)，下半段為直線，兩者可共同形成漸變氣隙凹槽來實現(xiàn)電磁場的阻抗與模式匹配，式中d為弧形曲線的短軸半徑，其值取2～8mm的范圍，gap為人工等離激元段與弧形微帶間的縫隙，其取值為0.01～1.0mm。

進一步的，所述介質(zhì)板1采用介電常數(shù)為2.65的微波基片，其輸入阻抗為50歐姆。

本實用新型的工作原理為：

本實用新型通過設(shè)計一種新型的人工表面等離激元(SSPPs)型微波濾波器，特別是具有弧形曲線結(jié)構(gòu)和氣隙槽結(jié)構(gòu)的人工等離激元 波導(dǎo)，通過調(diào)節(jié)弧形曲線及氣隙槽結(jié)構(gòu)的幾何尺寸都可以精確的調(diào)控濾波器的通帶范圍和阻帶抑制特性，特別是人工等離激元結(jié)構(gòu)緊湊，在保證濾波器的良好濾波特性的同時，實現(xiàn)了濾波器的小型化。一種具體的實施方式為，該濾波器采用上下對稱的弧形微帶結(jié)構(gòu)，弧形微帶可分為兩部分，一部分為上下兩部分均為弧線的微帶，其上下兩段的弧形曲線方程分別為x＝t*a,y＝sqr(1-t²)*b+c(0<t<1)；以及x＝t²*a’,y＝sqr(1-t³)*b’+c’(0<t<1)，其中a,a’分別為上下半段弧形的長軸半徑，其取值為a，50～150mm，a’，40～140mm；b，b’則為上下半段弧形的短軸半徑，其取值為b，5～15mm，b’，3～10mm；c，c’為位置系數(shù)，其取值為c，0～5mm，c’，0～5mm。第二部分為人工等離激元段，其間的電磁模式為SSPPs模式，采用弧形曲線加氣隙槽結(jié)構(gòu)，它能形成電磁波導(dǎo)長度為L。由于傳統(tǒng)電磁波導(dǎo)與SSPPs段的電磁模式不同，為盡量減少由于模式和阻抗不匹配引起的電磁反射，人工等離激元段采用漸變槽深技術(shù)，其上半段弧形曲線采用x＝t²*L/2,y＝sqr(1-t³)*d-gap(0<t<1)曲線方程實現(xiàn)，下半段為直線，兩者可共同形成漸變氣隙凹槽來實現(xiàn)電磁場的阻抗與模式匹配，式中d為弧形曲線的短軸半徑，其值取2～8的范圍，gap為人工等離激元段與弧形微帶間的縫隙，其取值為0.01～1.0mm，如附圖1所示。具體實施例中濾波器各個部分的結(jié)構(gòu)參數(shù)見表一。

該實施例濾波器介質(zhì)基板采用介電常數(shù)為2.65的基片，其輸入阻抗為50歐姆。濾波器濾波特性曲線經(jīng)時域有限差分計算如附圖2所示。濾波器中心頻率為12.07GHz，此處插入損耗1.7dB，-3dB通 帶為5.51GHz到18.62GHz，濾波器在整個通帶內(nèi)紋波抖動優(yōu)于0.7dB，通帶內(nèi)反射小于-9.7dB。圖3為濾波器工作于12GHz通帶頻段中電場的法向分布圖，可以看到電場順利的通過濾波器，且電磁場被高度束縛于金屬微帶中，向四周擴散極少，極大地提高了電磁抗干擾能力。圖4為濾波器工作于21.5GHz帶外頻段中電場的法向分布圖，可以看到電場主要集中在濾波器的輸入端口，幾乎沒有電磁能量通過濾波器；

本實用新型所提供的這種新型人工表面等離激元(SSPPs)型微波濾波器可應(yīng)用于L波段～X波段的微帶電路、微波基站及雷達等微波通訊系統(tǒng)中，具有一定的工程實用價值。

表一.具體實施例中微波濾波器各部分物理尺寸(單位：mm)

以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護范圍為準。