一种短截线加载矩形槽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，特别是一种短截线加载矩形槽微波滤波器。

背景技术：

当今大数据时代，随着信息的需求量成爆炸式的增长，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，提供一种短截线加载矩形槽微波滤波器。本实用新型具有电磁反射小、抗电磁干扰能力强和利于小型化的特点。

本实用新型的技术方案：一种短截线加载矩形槽微波滤波器，包括介质板，介质板上设有金属微带，金属微带的两侧设有金属地；所述的金属微带包括共面波导段，共面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矩形槽，矩形槽内设有短截线。

前述的短截线加载矩形槽微波滤波器中，所述的矩形槽的槽口宽度w1的取值为1～5mm，槽深Ch1的取值为2～6mm，矩形槽周期p为2～8mm；所述的短截线的长度l为1～4mm，宽度w2为0.5～1.5mm。

前述的短截线加载矩形槽微波滤波器中，处于过渡段位置的金属地边缘为，满足Y＝h+g+w*(exp(a*(X-L₁)/L₂)-1)/(expa-1)方程的曲线；其中a为曲线形状系数，其取值为5～20；h为金属微带宽度，其取值为4～8mm；g为金属微带与金属地间距，其取值为0.3～1mm，w为金属地的宽度，其取值为20～30mm，L₁为共面波导段的长度，其取值为5～15mm，L₂为过渡段长度，40～80mm。

前述的短截线加载矩形槽微波滤波器中，所述的过渡段上设有深度渐变的矩形槽，矩形槽内设有长度渐变的短截线。

与现有技术相比，本实用新型在共面波导段(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)之间增加过渡段进行衔接；通过该结构，能够实现L₁和L₃之间良好的连续过渡，充分减少了L₁和L₃直接连接时的微波电场反射，避免了输出端电磁场出现严重衰减。本实用新型中处于过渡段位置的金属地边缘为Y＝h+g+w*(exp(a*(X-L₁)/L₂)-1)/(expa-1)的曲线，的a为曲线形状系数，用于调整曲线的曲率，申请人在进行大量试验后发现，当a的取值范围在5～20间时，可实现准TEM模式向SSPPs模式的良好过渡，即充分减少了L₁和L₃直接连接时的微波电场反射。除此外，本实用新型也在过渡段传输线上分布有深度渐变的矩形槽，且在矩形槽内设有短截线；通过该结构，能够增加电磁场的阻抗与模式匹配效果，进一步实现准TEM模式向SSPPs模式的过渡，减少微波电场反射；通过减小电场反射，使得本实用新型的的传输损耗减小。本实用新型通过在金属微带上设置一系列的矩形槽；通过该结构，使得电磁场在传输时被束缚在矩形槽内，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矩形槽的几何尺寸来调控滤波器的通带及带外特性，同时调整电磁场的束缚效果，申请人在进行大量试验后发现，当槽口宽度w1的取值为1～5mm，槽深Ch1的取值为2～6mm，矩形槽周期p为2～8mm时，短截线的长度l为1～4mm，宽度为0.5～1.5mm时，矩形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：申请人设计一个短截线加载矩形槽微波滤波器样品，样品的参数如表1。

表1微波滤波器样品各部分参数

该样品的介质板的介电常数为2.65，对该样品的滤波特性曲线经时域有限差分计算如图2所示，该样品为带通滤波，其-3dB通带为2.527GHz到10.974GHz，滤波器在整个通带内反射小于-10dB。图2中S11为滤波器反射系数；S21为滤波器传输系数。由图2可知，该样品的反射特性得到有效改善，同时样品的滤波特性得到很好的优化。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是样品的S参数特性曲线图。

附图中的标记为：1-介质板，2-金属微带，3-金属地，4-共面波导段，5-过渡段，6-人工表面等离激元段,7-矩形槽，8-短截线。

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。一种短截线加载矩形槽微波滤波器，构成如图1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的两侧设有金属地3；所述的金属微带2包括共面波导段4，共面波导段4经过渡段5与人工表面等离激元段6连接；所述的人工表面等离激元段6上分布有矩形槽7，矩形槽7内设有短截线8。

前述的矩形槽7的槽口宽度w1的取值为1～5mm，槽深Ch1的取值为2～6mm，矩形槽7周期p为2～8mm；所述的短截线8的长度l为1～4mm，宽度w2为0.5～1.5mm。

处于过渡段5位置的金属地3边缘为，满足Y＝h+g+w*(exp(a*(X-L₁)/L₂)-1)/(expa-1)方程的曲线；其中a为曲线形状系数，其取值为5～20；h为金属微带宽度，其取值为4～8mm；g为金属微带2与金属地3间距，其取值为0.3～1mm，w为金属地3的宽度，其取值为20～30mm，L₁为共面波导段的长度，其取值为5～15mm，L₂为过渡段长度，40～80mm。

前述的过渡段5上设有深度渐变的矩形槽7，矩形槽7内设有长度渐变的短截线8。

本实用新型的工作原理：准TEM模式的电磁场由左边的共面波导段4传输到过渡段5，在过渡段5中逐渐渐变为SSPPs模式的电磁场，且在过渡段5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6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。在L₃传输时，电磁场被束缚在矩形槽7内，有效防止电磁场的扩散，使电磁场在传输过程中不干扰其他传输线，也能不受其他传输线的干扰而能正常工作。