[实用新型]一种基于SSPPs与SIW的宽频带带通滤波器

说明书

主要工作是设计了一种基于人工表面等离子体激元(SSPPs)和基片集成波导(SIW)的宽频带带通滤波器。利用刻蚀周期性不连续的H型凹槽结构的金属层构造SSPPs波导，同时结合SIW结构在波导传播方向形成强耦合，并以周期性排列的金属通孔限制信号的传播。所设计的带通滤波器通带为12.7‑28.2GHz，通带内的插入损耗小于3.5dB,最大损耗为3.23dB，带外抑制深度均超过‑23dB，最大达到‑61dB以上。所设计的滤波器通带能覆盖n258频段，带外抑制深度大，阻带抑制能力较强，尺寸小易于加工，在微波通信领域中有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于微波技术领域，特别涉及基片集成波导(SIW)及人工表面等离子体激元(SSPPs)。涉及的主要工作是设计了一种基于SSPPs和SIW的宽频带带通滤波器。

背景技术

近年来，随着无线通讯系统的不断发展，无线通信所使用的传输频率越来越倾向于更高的频段，在高频范围内原有的传统滤波器存在损耗大、封装尺寸不易缩小等问题。而SSPPs这一新型的微波结构在微波频段有慢波特性，且对电磁场具有束缚作用，这些特性使得基于此类结构设计的微波无源器件尺寸较小，易于集成加工。

同时，基于SSPPs设计的平面传输线结构在品质因数、传输效率、容量以及损耗方面存在很多不足，对外界环境条件的要求也比较高。而SIW可以有效提高滤波器的选择性和带外抑制水平，可以弥补基于SSPPs设计滤波器的不足。

发明内容

发明目的：设计一种基于SSPPs和SIW的带通滤波器，具有结构紧凑、通带损耗低、阻带抑制能力强的特点。通带频段为12.7-28.2GHz，覆盖5G新频段 (n258)，其频段范围为24250MHz-27500MHz，从而提高毫米波频段滤波器的实用性。

技术方案：本设计首先利用刻蚀周期性不连续的H型凹槽结构的金属层构造SSPPs波导，同时结合SIW结构在波导传播方向形成强耦合，并以周期性排列的金属通孔限制信号的传播。在此基础上，分析了H型凹槽参数、金属通孔位置、过渡段曲边梯形弧度对通带范围和带内损耗的影响。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.所设计的滤波器通带为12.7-28.2GHz，相对于现有技术通带更宽，能覆盖 n258频段，在微波通信领域中有较好的应用前景。

2.该滤波器带外抑制深度均超过-23dB，最大达到-61dB以上，带外抑制深度大，阻带抑制能力较强。

3.尺寸小，整体结构长仅80mm，宽12mm，更易于集成进行工业化加工。

附图说明

图1 SSPPs单元结构示意图

图2基于SSPPs和SIW的带通滤波器结构图(俯视图)

图3基于SSPPs和SIW的带通滤波器结构图(侧视图)

图4基于SSPPs和SIW的带通滤波器的S参数

具体实施方式

总体由三部分组成：过渡段、周期性结构传输段、渐变的SSPPs传输段。

过渡段，由一段圆弧和宽为0.5mm的矩形相切形成的曲边过渡梯形条组成，圆弧为一个中心点在滤波器边角，长轴为a,短轴为6mm的椭圆与矩形相切产生。通过改变a的值，发现滤波器带内插入损耗随之变化，通过扫频找到通带内平均损耗最小时的a＝15mm。

周期性传输段由上下对称的不连续的H型凹槽组成，单元结构在x方向上周期性排列，其中，用c表示周期增加量，H中间矩形宽为0.6mm，高为0.6mm。两边矩形宽为0.45mm，高为h，h1,h2分别表示H两边矩形的高(由下至上)，间隔为0.2mm。通过改变c、h1、h2的参数，使通带范围发生变化。