基于双层周期性结构的窄带微波滤波器的制作方法

本发明涉及微波技术领域，尤其是基于双层周期性结构的窄带微波滤波器。

背景技术：

频率选择表面（frequencyselectivesurface，fss），是指周期性排列的金属谐振贴片或金属表面谐振孔隙单元，具有优良的选频特性。其原理在于当某一频率的电磁波入射到周期性结构时发生谐振，该入射电磁波将被反射（贴片型）或透射（孔隙型）。通过设计贴片或孔隙单元的结构、周期和排列方式，可以得到预期的带阻或带通特性。

单层带通型fss一般采用圆形、十字型、y型等孔隙结构。然而这种滤波器带宽较宽，且高频带外抑制差的特点。本专利公开一种双层fss结构，克服单层fss结构滤波的缺点，具有窄滤波，更好的高频带外抑制特性。它不仅可用于传统微波波段，也可用于太赫兹（远红外）波段。

技术实现要素：

本发明提出基于双层周期性结构的窄带微波滤波器，能克服单层fss结构滤波的缺点，具有窄滤波，更好的高频带外抑制特性。

本发明采用以下技术方案。

基于双层周期性结构的窄带微波滤波器，所述滤波器包括双层周期性结构；所述双层周期性结构包括具有第一频率选择表面的第一fss层（1）、具有第二频率选择表面的第二fss层（2）；所述第一fss层与第二fss层之间以支撑结构（3）分隔出隔离间隙；第一频率选择表面处均匀分布小尺寸十字型孔隙单元（4）；第二频率选择表面处均匀分布大尺寸十字型孔隙单元（5）。

所述第一fss层与第二fss层相互平行，所述支撑结构以绝缘材料成型。

所述大尺寸十字型孔隙单元、小尺寸十字型孔隙单元的主体均为一十字臂孔隙；所述大尺寸十字型孔隙单元的十字臂孔隙的长为l2，臂宽为w2；所述小尺寸十字型孔隙单元的十字臂孔隙的长为l1，臂宽为w1；所述l2＝2l1；所述w2＝w1。

所述双层周期性结构的第一fss层与第二fss层中，其中一层单个周期为另一层单个周期的一半，且两层的几何中心对齐。

所述双层周期性结构的谐振频率，位于第一fss层的谐振频率与第二fss层的谐振频率之间。

所述大尺寸十字型孔隙单元、小尺寸十字型孔隙单元的十字臂孔隙均为十字孔隙在水平方向上旋转45°成型。

所述第一频率选择表面、第二频率选择表面均以金属导电材料成型。

所述第一频率选择表面处的小尺寸十字型孔隙单元呈正方形排列；所述第二频率选择表面处的大尺寸十字型孔隙单元呈正方形排列。

当第一fss层固定于第二fss层上方时，需使第二频率选择表面处的大尺寸十字型孔隙单元的中心，位于第一频率选择表面处的四个小尺寸十字型孔隙单元排列形成的正方形中心的上方。

所述滤波器可通过更改隔离间隙的大小来对双层周期性结构的谐振频率进行调谐。

本发明具有以下有益效果：

（1）双层周期性结构的窄带微波滤波器，采用金属材料，每层厚度为1mm，在保证高滤波性能的前提下，整体质量较轻，易于加工，适用于各种环境下应用。

（2）双层周期性结构的窄带微波滤波器，具有带宽窄、带外抑制好、插入损耗低（高透射）的特点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

附图1是本发明的示意图；

附图2是本发明的侧向示意图；

附图3是第一频率选择表面的示意图；

附图4是第二频率选择表面的示意图；

附图5是本发明中双层周期性结构及各单层的透射率谱线；

图中：1-第一fss层；2-第二fss层；3-支撑结构；4-小尺寸十字型孔隙单元；5-大尺寸十字型孔隙单元。

具体实施方式

如图1-5所示，基于双层周期性结构的窄带微波滤波器，所述滤波器包括双层周期性结构；所述双层周期性结构包括具有第一频率选择表面的第一fss层1、具有第二频率选择表面的第二fss层2；所述第一fss层与第二fss层之间以支撑结构3分隔出隔离间隙；第一频率选择表面处均匀分布小尺寸十字型孔隙单元4；第二频率选择表面处均匀分布大尺寸十字型孔隙单元5。

所述第一fss层与第二fss层相互平行，所述支撑结构以绝缘材料成型。

所述大尺寸十字型孔隙单元、小尺寸十字型孔隙单元的主体均为一十字臂孔隙；所述大尺寸十字型孔隙单元的十字臂孔隙的长为l2，臂宽为w2；所述小尺寸十字型孔隙单元的十字臂孔隙的长为l1，臂宽为w1；所述l2＝2l1；所述w2＝w1。

所述双层周期性结构的第一fss层与第二fss层中，其中一层单个周期为另一层单个周期的一半，且两层的几何中心对齐。

所述双层周期性结构的谐振频率，位于第一fss层的谐振频率与第二fss层的谐振频率之间。

所述大尺寸十字型孔隙单元、小尺寸十字型孔隙单元的十字臂孔隙均为十字孔隙在水平方向上旋转45°成型。

所述第一频率选择表面、第二频率选择表面均以金属导电材料成型。

所述第一频率选择表面处的小尺寸十字型孔隙单元呈正方形排列；所述第二频率选择表面处的大尺寸十字型孔隙单元呈正方形排列。

当第一fss层固定于第二fss层上方时，需使第二频率选择表面处的大尺寸十字型孔隙单元的中心，位于第一频率选择表面处的四个小尺寸十字型孔隙单元排列形成的正方形中心的上方。

所述滤波器可通过更改隔离间隙的大小来对双层周期性结构的谐振频率进行调谐。

实施例：

如图1所示，双层周期性结构的窄带滤波器包括第一fss层1、第二fss层2、支撑结构3，所述第一fss层的孔隙单元4排列成20行20列，每一行的单元4在水平方向对齐，每一列的单元4在垂直方向上对齐，呈正方形排列，所述单元4为十字形孔隙单元，十字臂长l1为10mm，臂宽w1为0.5mm，周期p1为8mm；

所述第二fss层由孔隙单元5排列成10行10列，每一行的单元5在水平方向对齐，每一列的单元5在垂直方向上对齐，呈正方形排列，所述单元5为十字形孔隙单元，十字臂长l2为20mm，臂宽w2为0.5mm，周期p2为16mm；将第一、二fss层重叠，即为两层十字单元的对齐方式。

所述支撑结构3由绝缘材料（譬如塑料螺钉螺母）制成，用于支撑fss结构1和fss结构2和控制两层的间距，间距h1为16mm。

本实施方式中，第一、二fss层都为金属导电材料，厚度都为1mm，其十字形孔隙单元在水平方向上旋转45°。

将本实施方式制备的滤波器进行仿真分析，电磁波入射方向垂直第一fss层或第二fss层所在平面，透射率结果如图所示，其中左侧曲线为大十字fss的透射率曲线，中间尖峰为小十字fss的透射率曲线，右侧曲线为双层fss的透射率曲线。可以看出，该滤波器相比于传统的单层fss滤波器，具有窄带宽滤波特性，且带外抑制效果好的特点。

以上是本发明的较佳实施例，除上述实施案例以外，本发明还有其他类似实施方式，凡依本发明方案改进或替换的，均处于本发明要求的保护范围内。