[发明专利]一种可调的等离子体光子晶体选频滤波器

说明书

本发明涉及一种可调的等离子体光子晶体选频滤波器，包括支撑箱、设于支撑箱内的等离子体发生装置，支撑箱的顶面和底面分别设置有第一接口和第二接口，第一接口的内部和第二接口的内部均与等离子体发生装置相连接，第一接口的外部和第二接口的外部其中之一与驱动电源相连接，另一个与地相连接，支撑箱的左侧面设置有矩形波导，支撑箱的右侧面设置有光电信号转换装置，光电信号转换装置包括光电探测器、与光电探测器相连接的信号输出接口。本发明等离子体光子晶体制成的滤波器，在禁带范围内，滤波效果良好，透射的频率成分单一性好，且实际效果与设计吻合度高；制作成本低；通过等离子体的调节，实现了可调的窄带选频。

技术领域

本发明涉及微波通信技术领域，尤其涉及一种可调的等离子体光子晶体选频滤波器。

背景技术

微波通信（Microwave Communication），是使用波长在1毫米至1米之间的电磁波——微波进行的通信。微波通信由于其频带宽、容量大，可以用于各种电信业务的传送。如电话、电报、数据、传真以及彩色电视等均可通过微波电路传输。在微波通信系统中，滤波器是一种波长选择器件，简单的说，就是分离有用和无用信号的器件，在多路复用设备中有着重要作用。随着微波通信的日益发展，频率的资源越来越紧张，发展波分复用系统可以充分利用带宽，扩大传输容量。在波分复用系统中，窄带选频滤波器直接影响整个通信的质量。在高质量通信中，低损耗和高质量波形响应的滤波器是必须的。

窄带滤波器的发展：传统的窄带滤波器往往是以基本的LC及RC低通滤波器为基础而制作成，目前应用最多的微波滤波器是电路滤波器和波导滤波器：

1、最早的滤波器是1917年由美国和德国科学家发明的LC滤波器，属于电路滤波器。一个最简单的LC滤波器由一个电感器件L和电容器件C串联或者并联而成，基本的原理是利用了电感器件的“通低频，阻高频”以及电容器件的“通高频，阻低频”的特性，通过对它们进行串联并联等组合利用使得它们的组合阻抗对某些特定的频率极大或极小，从而起到频率选择作用。经过合理的设计，LC滤波器可以表现出良好的，稳定的滤波性能，包括较大的频带以及低的插入损耗等，一般用在较高频（2-4GHz）电路中。但在实际应用中，由于小电感不容易制作，以及分布参数影响难以估计等原因，一般造价成本高，限制了它的广泛使用；

2、RC滤波器，出现在20世纪70年代，也属于电路滤波器。最简单的RC滤波器通过在负载L两端并联一个电容器件C而形成。利用了电容器件“通高频，阻低频”的特性，由于受到频率的限制，一般用在低频电路中，常常和运算放大器组合使用，构成有源滤波器。但由于电阻R的存在，使得其不能用在大电流电路中，R的存在也带来了损耗，加上元件的绝对值容差的存在，滤波效果不理想；

3、微带滤波器，其等效电路与LC滤波器类似，与之不同的是元件的使用。微带滤波器中，各电容C用特征阻抗为1/C的开路并联短截线代替，各电感L用特征阻抗为L的短路串联短截线代替。将等效的电路及导电材料印制在线路板上，制作成平面电路滤波器。其特点是滤波范围大，一般以GHz衡量，但最大的缺点便是其工作频率的高次谐波常常存在明显的虚假响应，此外微带滤波器中常常还存在着一些不需要的耦合，这些在设计时没有考虑的耦合往往会影响电路实际的频率响应；

4、波导滤波器，属于光学滤波器。波导滤波器由不连续结构和传输线段组成，其中不连续结构提供等效阻抗，而传输线段等效谐振腔。往往作为带通滤波器应用在0.5-10GHz波段。拥有较低的插入损耗以及良好的通带驻波特性和较高的带外衰减。其缺点是不可调制；