本實用新型涉及一種人工表面等離激元型微波濾波器，更具體地說，尤其涉及一種寬帶微波帶通濾波器。

背景技術(shù)：

表面等離子激元(surface plasmon polaritons,SPPs)是一種沿金屬-介質(zhì)界面?zhèn)鞑サ谋砻骐姶挪?，是目前等離子領(lǐng)域的研究熱點之一。隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，信息的需求量呈爆炸式增長，移動通訊領(lǐng)域要求能制造出集成度更高的微波器件，然而隨著微波集成電路尺寸的不斷縮小，技術(shù)上出現(xiàn)了一系列問題，例如當微波傳輸線線間距小到一定的程度，器件的電磁干擾噪聲，RC延遲等達到極限導致微波器件工作不穩(wěn)定。人工表面等離激元型微波器件相比于普通的微波介質(zhì)器件，具有特殊的性質(zhì)，例如它有更強的抗電磁干擾能力、更高的靈敏度和更大的帶寬優(yōu)勢，并能突破衍射極限實現(xiàn)器件的小型化(如納米尺寸)等。因此，現(xiàn)有的微波器件已不能適應當今大規(guī)模微波集成電路的發(fā)展，基于這樣的技術(shù)背景亟待實用新型一種新型的人工表面等離激元型微波濾波器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種寬帶微波帶通濾波器，該濾波器能夠充分提高微波波段亞波長的束縛效應，使得濾波器抗電磁干擾能力更好。

本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種寬帶微波帶通濾波器，其中，包括由兩片平衡設(shè)置的介質(zhì)片形成的濾波腔，在兩片所述介質(zhì)片上微波輸入端和微波輸出端的相對面對稱設(shè)有導波曲面，在兩片所述介質(zhì)片的中部相對面對稱設(shè)有用于濾波的濾波凹槽面，所述的導波曲面為沿微波傳送方向設(shè)置的指數(shù)型曲線結(jié)構(gòu)的曲面，所述的濾波凹槽面為在介質(zhì)片相對面垂直微波傳送方向設(shè)置的多個濾波凹槽，所述濾波凹槽的槽面為圓弧形。

進一步的，所述的導波曲面的指數(shù)曲線方程為：

y＝u1+u*(exp(k*x/L1-1)/(exp(k)-1))

其中u1為指數(shù)曲線位置系數(shù)，取值為1～10mm，u、k均為指數(shù)曲線形狀系數(shù)，u取值為0.5～4mm，k取值為2～25mm，L1為導波曲面沿微波傳送方向的長度。

進一步的，多個所述的濾波凹槽均勻設(shè)置，所述濾波凹槽的圓弧半徑為3～5mm，相鄰兩個濾波凹槽間的距離為3～7mm。

進一步的，所述濾波凹槽面沿微波傳送方向的長度為80～120mm，所述濾波凹槽面垂直微波傳送方向的寬度為11～15mm，所述導波曲面沿微波傳送方向的長度為10～14mm。

進一步的，所述介質(zhì)片垂直微波傳送方向的長度為10～50mm，所述介質(zhì)片的厚度為0.3～0.7mm。

進一步的，兩片所述介質(zhì)片上的濾波凹槽鏡像對稱。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有的有益效果為：

本實用新型的一種寬帶微波帶通濾波器，其中，包括由兩片平衡設(shè)置的介質(zhì)片形成的濾波腔，在兩片所述介質(zhì)片上微波輸入端和微波輸出端的相對面對稱設(shè)有導波曲面，在兩片所述介質(zhì)片的中部相對面對稱設(shè)有用于濾波的濾波凹槽面，所述的導波曲面為沿微波傳送方向設(shè)置的指數(shù)型曲線結(jié)構(gòu)的曲面，所述的濾波凹槽面為在介質(zhì)片相對面垂直微波傳送方向設(shè)置的多個濾波凹槽，所述濾波凹槽的槽面為圓弧形。利用導波曲面實現(xiàn)微波信號的輸入或輸出，在濾波凹槽面中采用了多個濾波凹槽結(jié)構(gòu)，提高了微波波段亞波長的束縛效應，使得濾波器的帶寬和抗電磁干擾能力更為優(yōu)異。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型具體實施例的S參數(shù)特性曲線圖；

圖3是本實用新型具體實施例的法線方向電場分布圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的詳細說明，但不構(gòu)成對本實用新型的任何限制。

參照圖1所示，本實用新型的一種寬帶微波帶通濾波器，其特征在于，包括由兩片平衡設(shè)置的介質(zhì)片1形成的濾波腔，在兩片所述介質(zhì)片1上微波輸入端和微波輸出端的相對面對稱設(shè)有導波曲面2，在兩片所述介質(zhì)片1的中部相對面對稱設(shè)有用于濾波的濾波凹槽面3，所述的導波曲面2為沿微波傳送方向設(shè)置的指數(shù)型曲線結(jié)構(gòu)的曲面，所述的濾波凹槽面3為在介質(zhì)片1相對面垂直微波傳送方向設(shè)置的多個濾波凹槽4，所述濾波凹槽4的槽面為圓弧形。利用導波曲面2實現(xiàn)微波信號的輸入或輸出，在濾波凹槽面3中采用了多個濾波凹槽4結(jié)構(gòu)，提高了微波波段亞波長的束縛效應，使得濾波器的帶寬和抗電磁干擾能力更為優(yōu)異。因此，本實用新型的一種寬帶微波帶通濾波器可應用于L～S波段的民用微波通訊系統(tǒng)中，具有一定的工程實用價值。

本實用新型的濾波器根據(jù)客戶需求預先計數(shù)出圓弧形濾波凹槽4的幾何尺寸，然后選擇具有適合尺寸濾波凹槽4的濾波器，可以精確的調(diào)控濾波器的通帶范圍和阻帶抑制特性。而且，開設(shè)圓弧形濾波凹槽4結(jié)構(gòu)并不增大濾波器的整體幾何尺寸，在保證小型化的同時進一步優(yōu)化了帶通濾波器的濾波特性。

所述的導波曲面2的指數(shù)曲線方程為：

y＝u1+u*(exp(k*x/L1-1)/(exp(k)-1))

其中u1為指數(shù)曲線位置系數(shù)，取值為1～10mm，u、k均為指數(shù)曲線形狀系數(shù)，u取值為0.5～4mm，k取值為2～25mm，L1為導波曲面2沿微波傳送方向的長度。導波曲面2采用了指數(shù)型曲線結(jié)構(gòu)，以防止電磁阻抗突變并實現(xiàn)和濾波凹槽面3的良好銜接。

多個所述的濾波凹槽4均勻設(shè)置，所述濾波凹槽4的圓弧半徑為3～5mm，相鄰兩個濾波凹槽4間的距離為3～7mm，通過設(shè)置圓弧型的濾波凹槽4可以使濾波器產(chǎn)生高頻截止效應，并緊密束縛電磁場防止電磁干擾。

所述濾波凹槽面3沿微波傳送方向的長度L2為80～120mm，所述濾波凹槽面3垂直微波傳送方向的寬度為11～15mm，所述導波曲面2沿微波傳送方向的長度L1為10～14mm，利用導波曲面2可以實現(xiàn)濾波器良好的電磁模式和電磁阻抗匹配。

所述介質(zhì)片1垂直微波傳送方向的長度為10～50mm，所述介質(zhì)片1的厚度為0.3～0.7mm。

兩片所述介質(zhì)片1上的濾波凹槽4鏡像對稱，可以進一步提高濾波器微波波段亞波長的束縛效應。

實施例

本實施例的微波濾波器的結(jié)構(gòu)與實施方式的相同，所述的介質(zhì)片1采用介電常數(shù)為2.65的基片，本實用新型的一種寬帶微波帶通濾波器各部分的物理尺寸數(shù)據(jù)如表一所示：

表一 微波濾波器各部分物理尺寸(單位：mm)

物理尺寸數(shù)據(jù)如表一所示的微波濾波器的濾波特性曲線經(jīng)時域有限差分計算如圖2所示，濾波器中心頻率為6.97GHz，該處插入損耗為1.6dB，-3dB通帶為1.71～12.23GHz，通帶內(nèi)反射小于-9.0dB，紋波抖動小于0.7dB。根據(jù)圖3可得，該濾波器在13.598～16.073GHz范圍內(nèi)為阻帶，其傳輸常數(shù)S21在此頻段內(nèi)小于30dB，物理尺寸數(shù)據(jù)如表一所示的微波濾波器工作于6GHz時得到的法線方向電場分布圖如圖3所示。根據(jù)圖3可得，該濾波器工作于通帶時，其微波電場主要束縛于圓弧形濾波凹槽4的四周，這能有效地防止電磁泄露以及提升抗電磁干擾能力。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡在本實用新型的精神和原則范圍內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。