本發(fā)明涉及懸置微帶線(xiàn)濾波器技術(shù)領(lǐng)域，更具體的涉及一種基于電超材料的雙通帶懸置微帶線(xiàn)濾波器。

背景技術(shù)：

超材料是近年來(lái)學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)之一，它具備一些天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)，電超材料(electricmetamaterials，簡(jiǎn)稱(chēng)er)，是指由亞波長(zhǎng)單元結(jié)構(gòu)構(gòu)成的等效介電常數(shù)小于1的人工復(fù)合材料或復(fù)合結(jié)構(gòu)，具體又可分為等效介電常數(shù)小于0、等于0以及介于0和1之間的電超材料。對(duì)于電諧振器單元結(jié)構(gòu)，當(dāng)電磁波入射到上面時(shí)，如果電磁波電場(chǎng)沿著單元結(jié)構(gòu)左右兩個(gè)回路的對(duì)稱(chēng)軸，則會(huì)激發(fā)電諧振，產(chǎn)生電流。由于電諧振器既具有電容性部分又具有電感性部分，電諧振器的等效部分為lc諧振回路。當(dāng)諧振發(fā)生時(shí)，諧振負(fù)區(qū)的等效介電常數(shù)為負(fù)。由此在諧振頻段會(huì)阻礙電磁波的傳輸，形成阻帶，將帶通濾波器阻隔成雙通帶濾波器。

在懸置微帶線(xiàn)濾波器的設(shè)計(jì)與加工制造中，關(guān)于雙通帶的研究比較少，而傳統(tǒng)雙通帶濾波器的設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、品質(zhì)因數(shù)較低、阻帶可調(diào)性低等缺點(diǎn)。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的雙通帶懸置微帶線(xiàn)濾波器，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜和性能差的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于電超材料的雙通帶懸置微帶線(xiàn)濾波器，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在雙通帶懸置微帶線(xiàn)濾波器結(jié)構(gòu)復(fù)雜和性能差的問(wèn)題。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于電超材料的雙通帶懸置微帶線(xiàn)濾波器，包括：金屬腔體、介質(zhì)板、微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)和電諧振器；

所述介質(zhì)板橫向設(shè)置在所述金屬腔體內(nèi)部；所述介質(zhì)板的左右兩端均設(shè)置有sma接頭，且兩個(gè)sma接頭均延伸至所述金屬腔體外部；

所述介質(zhì)板的頂面和底面上均印制有微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)，所述微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)包括：設(shè)置在所述介質(zhì)板的頂面和底面左右兩端的獨(dú)立微帶線(xiàn)，以及設(shè)置在所述介質(zhì)板的頂面和底面中部的兩兩相連微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)；所述介質(zhì)板的頂面和底面左右兩端的獨(dú)立微帶線(xiàn)分別與兩個(gè)所述sma接頭連接，且所述獨(dú)立微帶線(xiàn)為低阻抗微帶線(xiàn)；兩兩相連微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)包括：兩個(gè)低阻抗微帶線(xiàn)和連接兩低阻抗微帶線(xiàn)的高阻抗微帶線(xiàn)；

所述介質(zhì)板的頂面的每個(gè)低阻抗微帶線(xiàn)的前后兩側(cè)均對(duì)稱(chēng)設(shè)置有所述電諧振器，所述電諧振器為電超材料制成的電諧振器。

較佳地，所述金屬腔體為鋁制腔體；所述金屬腔體為上下兩部分，且所述金屬腔體的上下兩部分通過(guò)螺絲封合。

較佳地，所述金屬腔體的厚度為4mm、寬度為10mm和長(zhǎng)度為36.5mm。

較佳地，所述介質(zhì)板的材質(zhì)為rt-duroid5880，以及所述介質(zhì)板的厚度為0.254mm。

較佳地，所述介質(zhì)板的頂面與所述金屬腔體內(nèi)壁頂面之間的距離為1mm，以及所述介質(zhì)板的底面與所述金屬腔體內(nèi)壁底面之間的距離為1mm。

較佳地，所述介質(zhì)板的頂面的低阻抗微帶線(xiàn)的數(shù)量為6個(gè)，以及所述電諧振器的數(shù)量為12個(gè)。

本發(fā)明實(shí)施例中，提供一種基于電超材料的雙通帶懸置微帶線(xiàn)濾波器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為：本發(fā)明所設(shè)計(jì)的懸置微帶線(xiàn)濾波器屬于微帶的一種，具有諸如結(jié)構(gòu)緊湊、易于集成、插損小、品質(zhì)因數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。在加工時(shí)需要將介質(zhì)板懸置于中空的金屬盒內(nèi)，介質(zhì)板正反面均可印制微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)，且距離上下金屬壁均有一定距離。由于能量大部分通過(guò)介質(zhì)板與金屬內(nèi)壁之間的空氣介質(zhì)傳輸，只有少部分能量在介質(zhì)板中傳輸，因此需選擇介電常數(shù)較低的介質(zhì)板。由于金屬腔體的長(zhǎng)度和寬度決定著波導(dǎo)的截止頻率，因此為了抑制雜波頻率的傳輸，需要合理地選擇腔體的長(zhǎng)和寬。本發(fā)明基于電超材料的雙通帶懸置微帶線(xiàn)濾波器具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于集成、品質(zhì)因數(shù)高、可調(diào)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)易新穎，可成為多通帶濾波器設(shè)計(jì)的一種新思路。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于電超材料的雙通帶懸置微帶線(xiàn)濾波器的剖面實(shí)物圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于電超材料的雙通帶懸置微帶線(xiàn)濾波器中介質(zhì)板頂面和底面尺寸圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的高低阻抗線(xiàn)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的電諧振器原始尺寸圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的懸置微帶線(xiàn)雙通帶濾波器的s參數(shù)測(cè)試結(jié)果。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于電超材料的雙通帶懸置微帶線(xiàn)濾波器的剖面實(shí)物圖；其中，圖1的上圖為介質(zhì)板頂面結(jié)構(gòu)圖，圖1的下圖為介質(zhì)板底面結(jié)構(gòu)圖。如圖1所述，該濾波器包括：金屬腔體、介質(zhì)板、微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)和電諧振器。

具體地，介質(zhì)板橫向設(shè)置在金屬腔體內(nèi)部；介質(zhì)板的左右兩端均設(shè)置有sma接頭，且兩個(gè)sma接頭均延伸至金屬腔體外部。

需要說(shuō)明的是，金屬腔體為鋁制腔體；金屬腔體為上下兩部分，且金屬腔體的上下兩部分通過(guò)螺絲封合。且金屬腔體的厚度為4mm、寬度為10mm和長(zhǎng)度為36.5mm。

需要說(shuō)明的是，材質(zhì)為rt-duroid5880的介質(zhì)板，其介電常數(shù)為2.2，厚度為0.254mm,損耗角正切為0.001；介質(zhì)板的頂面與金屬腔體內(nèi)壁頂面之間的距離為1mm，以及介質(zhì)板的底面與金屬腔體內(nèi)壁底面之間的距離為1mm。

需要說(shuō)明的是，兩個(gè)sma接頭焊接在介質(zhì)板的輸入輸出端，可在實(shí)際測(cè)試時(shí)饋電。

需要說(shuō)明的是，圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于電超材料的雙通帶懸置微帶線(xiàn)濾波器中介質(zhì)板頂面和底面尺寸圖，其中，圖2(a)為介質(zhì)板頂面尺寸圖，圖2(b)為介質(zhì)板底面尺寸圖。圖2中的8個(gè)圓孔為固定螺絲孔。

具體地，介質(zhì)板的頂面和底面上均印制有微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)，微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)包括：設(shè)置在介質(zhì)板的頂面和底面左右兩端的獨(dú)立微帶線(xiàn)，以及設(shè)置在介質(zhì)板的頂面和底面中部的兩兩相連微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)；介質(zhì)板的頂面和底面左右兩端的獨(dú)立微帶線(xiàn)分別與兩個(gè)sma接頭連接，且獨(dú)立微帶線(xiàn)為低阻抗微帶線(xiàn)；兩兩相連微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)包括：兩個(gè)低阻抗微帶線(xiàn)和連接兩低阻抗微帶線(xiàn)的高阻抗微帶線(xiàn)。

較佳地，介質(zhì)板的頂面的低阻抗微帶線(xiàn)的數(shù)量為6個(gè)，以及電諧振器的數(shù)量為12個(gè)。

需要說(shuō)明的是，介質(zhì)板頂面和底面左端的兩個(gè)獨(dú)立微帶線(xiàn)均與一個(gè)sma接頭連接，以及介質(zhì)板頂面和底面右端的兩個(gè)獨(dú)立微帶線(xiàn)均與另一個(gè)sma接頭連接。

需要說(shuō)明的是，圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的高低阻抗線(xiàn)示意圖。

具體地，介質(zhì)板的頂面的每個(gè)低阻抗微帶線(xiàn)的前后兩側(cè)均對(duì)稱(chēng)設(shè)置有電諧振器，電諧振器為電超材料制成的電諧振器。

需要說(shuō)明的是，圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的電諧振器原始尺寸圖，本發(fā)明中的電諧振器尺寸為原始尺寸的0.9倍。

需要說(shuō)明的是，由于微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)兩邊強(qiáng)烈的電場(chǎng)分布，所以在高阻抗和低阻抗線(xiàn)構(gòu)成的微帶線(xiàn)濾波器兩邊，并且加載兩行屬于電超材料的電諧振器單元結(jié)構(gòu)，電諧振器結(jié)構(gòu)會(huì)響應(yīng)強(qiáng)烈的電場(chǎng)分布并在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生表面電流。此外，由于加載的電諧振器本身的對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)會(huì)消除磁諧振的影響，所以其等效為具有確定電容和電感值的l-c諧振回路，在諧振頻段中，介電常數(shù)為負(fù)，在介電常數(shù)為負(fù)值的頻段里的電磁波傳輸被阻礙，形成兩個(gè)通帶。由此本發(fā)明完成了基于電超材料的雙通帶懸置微帶線(xiàn)濾波器的設(shè)計(jì)。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的懸置微帶線(xiàn)雙通帶濾波器的s參數(shù)測(cè)試結(jié)果，由圖5可知：帶通濾波器實(shí)現(xiàn)了7.2ghz到15.3ghz的通帶，較好的帶內(nèi)抑制，截止頻率處較理想的品質(zhì)因數(shù)，并且雙通帶濾波器兩通帶之間的阻帶最大抑制度為-28db，帶外抑制度為-25db。

以上公開(kāi)的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。