[发明专利]一种中心频率可调谐的表面等离激元带阻滤波器

说明书

本发明公开了一种中心频率可调谐的表面等离激元带阻滤波器，包括共面波导、电磁波模式转换器、SPP传输线和高介电常数介质块。本发明首次采用一种对温度变化和外加电场变化敏感的高介电常数BST介质块嵌入到SPP传输线的间隙中，灵活地实现了SPP带阻滤波器中心频率可调谐的目的；本发明所提出的SPP带阻滤波器的结构简单紧凑，加工制造方便，在射频微波领域中极具新颖性和优秀的科学应用价值。

技术领域

本发明属于射频微波技术领域，尤其涉及一种中心频率可调谐的表面等离激元带阻滤波器。

背景技术

表面等离激元(surface plasmon polaritons，简称SPP)是指当高频电磁波入射到金属与电介质分界面时，处在金属表面的电子会发生集体振荡，电磁波与金属表面自由电子产生耦合作用，其表现为一种沿着金属和介质分界面传播的表面波(通常以TM模传播)，具有慢波特性，场束缚效应以及突破衍射极限的优秀特性。由于能够高强度限制电磁波在亚波长范围内，利用SPP可以实现电子元件的小型化，同时实现具有不同功能的SPP器件，并构建高集成度的电路与系统。

滤波器作为电路系统中的关键部件具有重要的作用，其主要用于滤除干扰信号，使得有用信号的频谱更加纯净，从而获得更优异的通信质量。目前，关于SPP带阻滤波器的报道很少，已报道的SPP带阻滤波器的实现方式是采用梳状形单元格结构，每两个新的单元之间包含一个特定的间隙，用于在两个梳状形单元格之间引入一个串联的耦合电容。在一定的工作频率下，表面阻抗匹配会被所引入的耦合电容所干扰，使得SPP波在传输过程中出现陷波特性，另外，通过改变梳状形单元格的数量和间隙大小，可以实现多阻带滤波器。这种方式虽然可以获得较好的阻带特性，但是其阻带工作频率是固定的，不能调谐，而且尺寸也较大，从而极大的限制了它的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中心频率可调谐的表面等离激元带阻滤波器，解决现有的SPP带阻滤波器工作频带窄、中心频率调谐受限的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种中心频率可调谐的表面等离激元带阻滤波器，包括共面波导、电磁波模式转换器、SPP传输线和高介电常数介质块；

所述共面波导由一个中心导体带以及在紧邻中心导体带两侧的矩形地平面构成；

所述电磁波模式转换器包括在中心导体带上依次刻蚀凹槽深度逐渐增大的H型金属单元，以及紧邻两侧的地平面以指数形式刻蚀成两个弧形地平面；

所述SPP传输线由一系列凹槽深度相同的H型金属单元构成，SPP传输线的中间位置刻蚀一个矩形凹槽，该位置处的中心导体带是断开的，不存在直接的电气连接，采用高介电常数介质块嵌入SPP传输线上所刻蚀的矩形凹槽中，且与SPP传输线的两侧金属直接接触，存在电气连接。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)本发明提供的SPP带阻滤波器是平面结构，结构简单且新颖，在一个宽的工作频率范围内，可以实现阻带中心工作频率可调谐，具有很好的灵活性；与传统的仅有固定工作频率或者窄带的SPP带阻滤波器相比，极大的拓展了其应用范围；(2)本发明提供的SPP带阻滤波器，整体结构十分紧凑，极大地减小了电路面积，制造成本低，为多阵列无线通信系统集成提供了一种更加紧凑的低成本解决方案，在微波毫米波无线通信系统中具有很好的优势和科学应用价值。

附图说明

图1是本发明一实施例中SPP带阻滤波器示意图。

图2是本发明一实施例中BST介质块在SPP带阻滤波器中位置示意图。

图3是本发明一实施例SPP带阻滤波器的阻带中心工作频率随着BST介质块的介电常数变化的仿真结果图。

具体实施方式

如图1所示，一种中心频率可调谐的表面等离激元带阻滤波器，包括共面波导、电磁波模式转换器、SPP传输线和高介电常数介质块；