一种菱形槽结构的人工等离激元型微波滤波器的制作方法

本实用新型涉及一种通讯领域用的滤波器，特别是一种具有菱形凹槽结构的微波波段人工等离激元滤波器。

背景技术：

大数据时代，随着信息的需求呈爆炸式的增长，移动通讯领域要求能制造出集成度更高的微波器件，然而随着高频集成电路尺寸的不断缩小，技术上出现了一系列问题，例如当微波器件的尺寸小到一定的程度，器件的电磁干扰噪声，RC延迟等达到极限导致器件工作不稳定，因此现有的微波器件已不能适应当今大规模微波集成电路的发展。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种菱形槽结构的人工等离激元型微波滤波器，该结构提高微波段亚波长束缚效应，实现SSPPs滤波效应。

本实用新型的技术方案：一种菱形槽结构的人工等离激元型微波滤波器，包括介质板，介质板上设有金属微带，金属微带的背面设有金属地；所述的金属微带包括微带波导段，微带波导段经过渡段与人工表面等离激元段连接；所述的人工表面等离激元段上分布有结构为菱形凹槽。

前述的菱形槽结构的人工等离激元型微波滤波器，所述菱形凹槽的槽深d的取值为2～8mm，槽宽w1的取值为2～6mm，槽口宽度w2的取值为1～3mm，槽型周期p为2～10mm，槽型周期p为2～10mm。

前述的菱形槽结构的人工等离激元型微波滤波器，所述金属微带的宽度为h，其取值为8～15mm；金属地的宽度为w，其取值为40～80mm。

前述的菱形槽结构的人工等离激元型微波滤波器，所述微带波导段的长度为L1，其取值为3～10mm，过渡段的长度为L2，其取值为40～80mm。人工表面 等离激元段长度为为L3，其取值为80～130mm。

前述的菱形槽结构的人工等离激元型微波滤波器，所述过渡段上设有深度渐变的菱形凹槽。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型在微带波导段(以下用其长度符号L₁替代)和人工表面等离激元段(以下用其长度符号L₃替代)间设置过渡段(以下用其长度符号L₂替代)，通过该结构，实现了电磁场在L₁和L₃中传播的平稳过渡，避免了电磁场由准TEM模式转化为SSPPs模式传播时因模式和阻抗不匹配而出现的强烈的微波电场反射；本实用新型在L₂上还设有深度渐变的菱形凹槽；通过该结构，可进一步实现准TEM模式向SSPPs模式的过渡，减少微波电场反射。本实用新型通过在L₃上设置一系列的菱形凹槽；通过该结构，使得电磁波在传输时被束缚在菱形凹槽周围，从而大大降低了多条传输线传输时因间距太小而出现的电磁干扰，使得抗电磁干扰能力大大增强，同时也增强了高密度微波集成电路工作时的稳定性，不仅如此，因抗电磁干扰能力大大增强，本实用新型还能减小微波集成电路的金属微带间的间距以实现高的集成度和器件的小型化，因而能更好地适应当今大规模微波集成电路的发展。本实用新型还能通过调节菱形凹槽的几何尺寸来调控微波传输线的截止频率和电磁场分布，同时调整电磁波的束缚效果，申请人在进行大量试验后发现，当菱形凹槽的槽深d在2～8mm mmmm间，金属地的宽度w在40～80间，微带波导段的长度L1在3～10mm间，过渡段的长度L2在40～80mm间、离激元段长度L3在80～130mm间，菱形凹槽对电磁场具有很好的束缚效果。

为了更好地证明本实用新型的有益效果，申请进行了如下实验：申请人设计一个菱形槽结构的人工等离激元型微波滤波器样品，样品的参数如表1。

表1：微波滤波器各部分物理尺寸(单位：mm)

该样品的介质板采用介电常数为2.65的基片，对该样品的滤波特性曲线经时域有限差分计算如图4所示，图4中S11为滤波器反射系数，S21为滤波器传输系数，该样品为低通滤波，其-3dB通带为直流到5.6076GHz，样品在整个通带内纹波抖动优于-1.4dB，通带内反射较小。

图5为样品在5GHz频段工作时，菱形凹槽周围的电场分布图，由图5可见，其电场主要束缚于菱形凹槽周围，扩散较小。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中的后视图；

图3是图1中的A处的放大示意图；

图4是菱形凹槽深度为4.5mm，微波滤波器的S参数特性曲线图；

图5是滤波器样品在5GHz频段工作时，菱形凹槽法线方向电场分布图。

附图中的标记为：1-介质板，2-金属微带，3-微带波导段，4-过渡段，5-人工表面等离激元段，6-菱形凹槽，7-金属地。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

实施例。一种菱形槽结构的人工等离激元型微波滤波器，构成如图1和3所示，包括介质板1，介质板1上设有金属微带2，金属微带2的背面设有金属地7；所述的金属微带2包括微带波导段3，微带波导段3经过渡段4与人工表面等离激元段5连接；所述的人工表面等离激元段5上分布有结构为菱形凹槽6。

所述菱形凹槽6的槽深d的取值为2～8mm，槽宽w1的取值为2～6mm，槽口宽度w2的取值为1～3mm，槽型周期p为2～10mm，槽型周期p为2～10mm。

所述金属微带2的宽度为h，其取值为8～15mm；金属地7的宽度为w，其取值为40～80mm。

所述微带波导段3的长度为L1，其取值为3～10mm，过渡段4的长度为L2，其取值为40～80mm。人工表面等离激元段5长度为为L3，其取值为80～130mm。

所述过渡段4上设有深度渐变的菱形凹槽6。

本实用新型的工作原理：准TEM模式的电磁场由左边的微带波导段3传输到过渡段4，在过渡段4中逐渐渐变为SSPPs模式的电磁场，且在过渡段4中准TEM模式和SSPPs模式的电磁场共存，当电磁场到达人工表面等离激元段5时，完全转化为SSPPs模式的电磁场，并在L3进行传输，传输后SSPPs模式电磁场又经过右边的过渡段转化为准TEM模式的电磁场由右边的共面波导段输出。当电磁场在微带波导段3传播，该段内电磁场的模式为准TEM模式，该模式电磁场被束缚在微带波导段3与金属地7间的介质板内；在过渡段4传播时，该段内准TEM模式与SSPPs模式共存，其中准TEM模式电磁场被束缚在过渡段4与金属地7间的介质板内，SSPPs模式电磁场被束缚在菱形凹槽周围；在L3进行传播时，该段内为SSPPs模式，该模式电磁场被束缚在菱形凹槽周围。