一种锯齿凹槽微波带通滤波器的制作方法

本发明涉及一种人工表面等离激元型微波滤波器，更具体地说，尤其涉及一种锯齿凹槽微波带通滤波器。

背景技术：

随着大数据时代的到来，信息的需求量呈爆炸式增长，移动通讯领域要求能制造出集成度更高的微波器件，然而随着微波集成电路尺寸的不断缩小，技术上出现了一系列问题，包括，传输线间距超小引发的电磁干扰噪声，RC延迟达到极限导致微波器件工作不稳定等问题。而人工表面等离激元型微波器件相比于普通的微波介质器件，具有特殊的性质，例如它有更强的抗电磁干扰能力、更高的灵敏度和更大的带宽优势，并能突破衍射极限实现器件的小型化(如纳米尺寸)等。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，基于这样的技术背景亟待发明一种新型的人工表面等离激元型微波滤波器。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种锯齿凹槽微波带通滤波器，该滤波器能够充分提高微波波段亚波长的束缚效应，使得滤波器抗电磁干扰能力更好。

本发明采用的技术方案如下：

一种锯齿凹槽微波带通滤波器，其中，包括由两片平衡设置的介质片形成的滤波腔，在两片所述介质片上微波输入端和微波输出端的相对面对称设有导波曲面，在两片所述介质片的中部相对面对称设有用于滤波的滤波凹槽面，所述的导波曲面为沿微波传送方向设置的指数型曲线结构的曲面，所述的滤波凹槽面为在介质片相对面垂直微波传送方向设置的多个滤波凹槽，所述滤波凹槽的槽面为锯齿形。

进一步的，所述的导波曲面的指数曲线方程为：

y＝d+p*(exp(a*x/L1-1)/(exp(a)-1)

其中d为指数曲线位置系数，取值为0.5～15mm，p、a均为指数曲线形状系数，其中，p取值为0.2～8mm，k取值为1～30mm，L1为导波曲面沿微波传送方向的长度。

进一步的，多个所述的滤波凹槽均匀设置，所述滤波凹槽的槽面宽度为1～4mm，所述滤波凹槽的槽面高度为1～4mm，相邻两个滤波凹槽间的距离为3～7mm。

进一步的，所述滤波凹槽面沿微波传送方向的长度为90～130mm，所述滤波凹槽面垂直微波传送方向的宽度为11～16mm，所述导波曲面沿微波传送方向的长度为11～14mm。

进一步的，所述介质片垂直微波传送方向的长度为12～52mm，所述介质片的厚度为0.3～0.7mm。

进一步的，两片所述介质片上的滤波凹槽镜像对称。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

本发明的一种锯齿凹槽微波带通滤波器，其中，包括由两片平衡设置的介质片形成的滤波腔，在两片所述介质片上微波输入端和微波输出端的相对面对称设有导波曲面，在两片所述介质片的中部相对面对称设有用于滤波的滤波凹槽面，所述的导波曲面为沿微波传送方向设置的指数型曲线结构的曲面，所述的滤波凹槽面为在介质片相对面垂直微波传送方向设置的多个滤波凹槽，所述滤波凹槽的槽面为锯齿形。利用导波曲面实现微波信号的输入或输出，在滤波凹槽面中采用了多个锯齿形的滤波凹槽结构，提高了微波波段亚波长的束缚效应，使得滤波器的抗电磁干扰能力更为优异。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明具体实施例的S参数特性曲线图；

图3是本发明具体实施例的法线方向电场分布图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

参照图1所示，本发明的一种锯齿凹槽微波带通滤波器，其特征在于，包括由两片平衡设置的介质片1形成的滤波腔，在两片所述介质片1上微波输入端和微波输出端的相对面对称设有导波曲面2，在两片所述介质片1的中部相对面对称设有用于滤波的滤波凹槽面3，所述的导波曲面2为沿微波传送方向设置的指数型曲线结构的曲面，所述的滤波凹槽面3为在介质片1相对面垂直微波传送方向设置的多个滤波凹槽4，所述滤波凹槽4的槽面为锯齿形。利用导波曲面实现微波信号的输入或输出，在滤波凹槽面中采用了多个锯齿形的滤波凹槽4结构，提高了微波波段亚波长的束缚效应，使得滤波器的带宽和抗电磁干扰能力更为优异。因此，本发明的一种锯齿凹槽微波带通滤波器可应用于L～S波段的民用微波通讯系统中，具有一定的工程实用价值。

本发明的滤波器根据客户需求预先计数出圆弧形滤波凹槽4的几何尺寸，然后选择具有适合尺寸滤波凹槽4的滤波器，可以精确的调控滤波器的通带范围和阻带抑制特性。而且，开设圆弧形滤波凹槽4结构并不增大滤波器的整体几何尺寸，在保证小型化的同时进一步优化了带通滤波器的滤波特性。

调节锯齿形的滤波凹槽4的几何尺寸可以精确的调控滤波器的通带范围和阻带抑制特性，随着滤波凹槽4尺寸的增加，滤波器高频截止频率减小，通带范围不断减小。而且，开设锯齿形的滤波凹槽4结构并不增大滤波器的整体几何尺寸，在保证小型化的同时进一步优化了带通滤波器的滤波特性。

所述的导波曲面2的指数曲线方程为：

y＝d+p*(exp(a*x/L1-1)/(exp(a)-1)

其中d为指数曲线位置系数，取值为0.5～15mm，p、a均为指数曲线形状系数，其中，p取值为0.2～8mm，k取值为1～30mm，L1为导波曲面2沿微波传送方向的长度。导波曲面2采用了指数型曲线结构，以防止电磁阻抗突变并实现和滤波凹槽面3的良好衔接。

多个所述的滤波凹槽4均匀设置，所述滤波凹槽4的槽面宽度为1～4mm，所述滤波凹槽4的槽面高度为1～4mm，相邻两个滤波凹槽4间的距离为3～7mm，通过设置锯齿型的滤波凹槽4可以调控滤波器的通带范围，并紧密束缚电磁场防止电磁干扰。

所述滤波凹槽面3沿微波传送方向的长度L2为90～130mm，所述滤波凹槽面3垂直微波传送方向的宽度为11～16mm，所述导波曲面2沿微波传送方向的长度为11～14mm，利用导波曲面2能实现电磁场阻抗和模式的良好匹配。

所述介质片1垂直微波传送方向的长度为12～52mm，所述介质片1的厚度为0.3～0.7mm。两片所述介质片1上的滤波凹槽4镜像对称，使微波波段亚波长的束缚效应效果更好。

实施例

本实施例的微波滤波器的结构与实施方式的相同，所述的介质片1采用介电常数为2.65的基片，本发明的一种锯齿凹槽微波带通滤波器各部分的物理尺寸数据如表一所示：

表一 微波滤波器各部分物理尺寸(单位：mm)

物理尺寸数据如表一所示的微波滤波器的滤波特性曲线经时域有限差分计算如图2所示，滤波器中心频率为7.56GHz，该处插入损耗为1.52dB，-3dB通带为1.78～13.33GHz，通带内反射小于-10.0dB，纹波抖动小于0.67dB。根据图3可得，该滤波器在13.598～16.073GHz范围内为阻带，其传输常数S21在此频段内小于30dB，物理尺寸数据如表一所示的微波滤波器工作于3GHz时得到的法线方向电场分布图如图3所示。根据图3可得，该滤波器工作于通带时，其微波电场主要束缚于圆弧形滤波凹槽4的周围，泄露很少，有效地提升了滤波器的抗电磁干扰能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡在本发明的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。