[发明专利]微波带通滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种带通滤波器，具体是一种微波带通滤波器，更具体是一种磁性光子晶体带通滤波器。

背景技术

在高性能通信系统中，低损耗和高功率容量的滤波器有着十分重要的作用。为了保证信号波形无畸变的传输，小矩形系数和带内平坦的高性能滤波器是必不可少的器件之一。近年来，随着宽带通信技术受到了越来越多的重视，宽带滤波器的应用变得越来越重要。微波段的宽带滤波器可以由多种结构来实现，如微带线、波导等，但这些结构的滤波器往往不是结构复杂造价昂贵就是性能不够优良，不能满足实际应用对高性能宽带滤波器的要求。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种结构简单、实现方便的高性能微波带通滤波器。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种微波带通滤波器，包括设有通孔的基材和由多个永磁铁氧体组成的磁性光子晶体，所述永磁铁氧体位于通孔中。

进一步的，所述永磁铁氧体的典型材料为锶铁氧体。

进一步的，所述永磁铁氧体的形状为柱状，典型为圆柱体。

进一步的，所述多个永磁铁氧体构成规则阵列，典型为正方形的阵列。

进一步的，所述基材的典型材料为泡沫。

进一步的，所述基材的介电常数介于1.05-1.1之间。

进一步的，所述基材的上表面和下表面分别设有盖板。更进一步的，所述盖板的材料为金属。

进一步的，所述基材的形状为矩形。更进一步的，所述基材的形状为正方形；所述基材在垂直于微波传播方向的两侧设有吸波材料。

改变永磁铁氧体的半径或磁性光子晶体的晶格常数或基材的材质可以设计出工作在不同频段、具有不同带宽的微波带通滤波器。滤波性能还与磁性光子晶体的尺寸有关。

工作原理：光子晶体独特的能带结构使光子晶体滤波器的带外抑制能很容易地达到30dB以上，永磁铁氧体材料具有高的折射率，使得磁性光子晶体以其背景材料的反差比单纯的介质材料的光子晶体要大，从而磁性光子晶体滤波器能够具有较宽的工作带宽。同时磁性光子晶体的工作频率远离铁磁共振频率，因此材料的损耗较小，也就使磁性光子晶体滤波器具有小的插入损耗。因此，本发明所述的基于磁性光子晶体的带通滤波器具有插入损耗低、带外抑制大、矩形系数小等一系列优点。

有益效果：本发明提出一种由永磁铁氧体构成的磁性光子晶体带通滤波器（简称“带通滤波器”或“滤波器”）。这种带通滤波器不仅具有矩形系数小、频带宽、带内平坦且带内插入损耗低、带外抑制高等优点，而且还有体积小、结构简单、加工容易、成本低廉、易于实现等优势。通过改变磁性圆柱的半径或磁性光子晶体的晶格常数或基材的材质可以设计出不同频段不同带宽的滤波器。由于采用了永磁铁氧体材料，滤波器不需要外加偏置磁场，这为基于磁性光子晶体的微波器件的实际应用提供了极为便利的应用条件。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，图中的外框是泡沫基材的轮廓。

图2为本发明的S参数仿真结果图。

图3示出了磁性光子晶体的晶格常数a对滤波器性能的影响。

图4示出了磁性圆柱的半径r对滤波器性能的影响。

图5示出了磁性光子晶体的尺寸对滤波性能的影响。

图6为本发明的S21参数的测量结果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

图1示出了本发明所述的微波带通滤波器，本实施例中，其主要包括一个由5*5个锶-永磁铁氧体圆柱（简称“磁性圆柱”）构成的磁性光子晶体和泡沫材质的基材，锶-永磁铁氧体圆柱位于泡沫材质的通孔中。磁性光子晶体为四方点阵，a为晶格常数，r为锶-永磁铁氧体圆柱的半径，本实施例中，a=8mm，r=2mm。锶-永磁铁氧体材料的介电常数为21.5-0.2*i，其中i表示虚部，它在微波段基本上为一个常数。

图2示出了磁性光子晶体的阵列大小为8*8时微波带通滤波器的S参数仿真结果。仿真结果表明，滤波器-3dB的带宽范围从10.1GHz到11.8GHz，有近1.7GHz的带宽，插入损耗小于4dB，带外抑制大于60dB，矩形系数（-40dB带宽和-3dB带宽之比）为1.68，并且整个通带具有很好的平坦度。