[实用新型]一种基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器

说明书

技术领域

本实用新型属于微波技术领域使用的带通滤波器，特别涉及平面结构以及人工表面等离子体超材料。

背景技术

表面等离子体激元（Surface Plasmon Polarions，简称SPPs），是在金属与介质(通常是空气)界面上的一种电子和光子的混合激发态，是被约束在金属与介质面的附近范围内传输的表面波。由于SPPs 能够突破衍射极限的限制,可以实现对电磁场次波长的束缚，因此广泛应用于生物医疗检测、近场光学显微镜、光电子、太阳能光电和纳米光子学等方面。但是在微波频段内，金属表现为完美电导体(PEC)，在与介质界面上不存在SPPs，其等离子频率一般存在于可见光和紫外波段。2004 年，英国帝国理工大学的Pendry 教授从理论上提出了人工表面等离子体（spoof SPPs）的全新概念。2005 年，Hibbins 等人在微波频段上用实验证实了spoof SPPs 现象。

平面结构，比如共面波导、微带线、基片集成波导等，具有小型化、集成化、易于加工、与其它有源电路元件易于兼容等优点，目前得到了广泛的应用。

带通滤波器，主要是用在发射端前级或者接收端的后级，用于滤除高频信号，获得理想低频信号。微波带通滤波器在噪声和杂散信号抑制方面起重要作用，如今，带通滤波器已不仅仅应用于通信领域，而且广泛应用于RF和微波产品，如雷达，无线局域网，微波通信链路，电子电路，微波测量电路，无线传感器和控制等成为了各电子设备中不可或缺的器件，其性能也影响着整个系统的质量。传统的微波带通滤波器由阶跃阻抗结构和缺陷地结构等。

相比于传统的微波带通滤波器，本实用新型中基于spoof SPPs的微波带通滤波器，具有高约束性、易于集成和可调节性等优点。本实用新型中的窄带带通滤波器其通带相对分数带宽为12.8%，中心频率为3.1GHz，在2.9GHz至3.3GHz的通带范围内，其回波损耗在-10dB以下，其插入损耗在-1dB以上，在微波通信和系统中，这些特征对于过滤表面等离子体极化波非常重要。

发明内容

本实用新型设计了一种基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器。本窄带带通滤波器基于平面结构的spoof SPPs，其通带范围为2.9GHz到3.3GHz，相对分数带宽为12.8%，中心频率为3.1GHz。发明的滤波器具有结构简单紧凑、易于集成、可调性高、约束性好等优良特性，满足了微波器件小型化、集成化的要求，可以广泛地应用于微波系统中。

本发明所述的技术方案是：

一种基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器，其特征是：包括介质基板、阶跃阻抗结构、平行耦合谐振器，所述的阶跃阻抗结构和平行耦合谐振器印刷在介质基板上表面，所述的平行耦合谐振器位于介质基板的中部，两片阶跃阻抗结构分别固定于平行耦合谐振器两侧，并与其有间隙和距离。

本发明所述的有益效果是：

1、本发明所述的滤波器结构单层印刷电路板工艺即可实现，结构简单紧凑、体积小巧、加工方便、成本低。2、本发明所述的平行耦合谐振器结构，通过调节谐振器尺寸调整通带带宽和中心频率，实现超宽带通信与忽扰通信系统相互兼容协同通信。3、本发明所设计的滤波器，生产成本低廉，便于批量生产。

附图说明

图1为本实用新型窄带通滤波器的俯视图；图2为长方形周期孔的示意图；图3为阶跃阻抗结构的示意图；图4为平行耦合谐振器结构的示意图。图5为本实用新型低通滤波器的仿真结果图。以上图片中含有：

1：介质基板；2：阶跃阻抗结构；3：平行耦合谐振器。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐明本实用新型。

具体实施：

如图1所示：一种基于人工表面等离子体的窄带带通滤波器，其组成包括：介质基板、阶跃阻抗结构和平行耦合谐振器印刷在介质基板上表面，所述的平行耦合谐振器位于介质基板的中部，两片阶跃阻抗结构分别固定于平行耦合谐振器两侧，并有间隙和距离。

所述的介质基板厚度为0.05mm，相对介电常数为3.3,10GHz损耗角为0.03.