距相同；金属凹槽24之间间距相同。
[0031]所述微带转换器的主体是一段线性的微带渐变线，此微带渐变线可实现波导与50欧姆微带线之间的阻抗变换。
[0032]一种基于人工表面等离激元滤波器的新型综合方法，结合了人工表面等离激元器件的波导和基片集成波导。如图1(a)所示的是典型的单层基片集成波导的单元结构，图中介质基片的上下表面均为金属化层，在介质基片的中心位置制作两排金属化过孔；人工表面等离激元波导的单元结构如图1(b)和(C)所示，介质基片的上下表面相对的金属凹槽。
[0033]本发明的单元结构，利用多个图1所示的结构进行周期型排列。如图4所示，人工表面等离激元波导结构的介质板上下面金属凹槽开口方向相反，且两端的凹槽的深度呈现逐渐减小直至与金属板高度相同。人工表面等离激元与基片集成波导的连接和与端口以及基片集成波导与端口连接的均采用采用微带线转换器。
[0034]结合人工表面等离激元褶皱形结构的和基片集成波导结构的基本性质，如图4所示，可以设计不同多种频段的滤波器。
[0035]所述的滤波器结构具有超宽带和窄带滤波器都具有很好的性能。
[0036]一种基于人工表面等离激元器件的波导结构，该波导结构包括介质基片以及介质基片上下表面相对的金属凹槽。其中，上下表面相对的金属凹槽是基于图1(b)和(C)所示的单元结构进行周期排布制成的，金属凹槽开口相反。为了与微带线转换器匹配，此波导结构的上下表面的金属片采用两端的凹槽的深度逐渐减小直至与金属板高度相同的方法。
[0037]一种是典型的单层基片集成波导结构，该波导结构包括介质基片以及介质基片的上下表面的金属化层，在介质基片中相隔一定周期的距离制作两排金属化通孔。
[0038]为了方便测试和连接，微带转换器的设计实现了人工表面等离激元波导与基片集成波导以及端口与人工表面等离激元波导、基片集成波导的衔接。微带转换器的主体是一段线性的微带渐变线，此微带渐变线可实现波导与50欧姆微带线之间的阻抗变换。
[0039]此外，如图5(b)、(C)所示的人工表面等离激元波导和基片集成波导的色散特性，可以获知人工表面等离激元褶皱形波导结构和基片集成波导结构的基本性质。人工表面等离激元波导的截止频率和褶皱形金属凹槽的深度有直接关系，基片集成波导的截止频率则和该波导的等效宽度有直接关系。由此还可以设计超宽带以及窄带滤波器，并都具有良好的传输特性和矩形系数，此特点使得其在实际应用下有更大的发展前景。
[0040]本实施例的一种基于人工表面等离激元器件的波导结构和典型的单层基片集成波导结构滤波器。对于人工表面等离激元波导结构，包括介质基片以及介质基片上下表面相对的金属凹槽，并且上下表面相对的金属凹槽是基于图1(b)和(C)所示的单元结构进行周期排布制成的，金属凹槽开口相反。波导结构的上下表面的金属片采用两端的凹槽的深度逐渐减小直至与金属板高度相同的方法。对于基片集成波导结构，包括介质基片以及介质基片的上下表面的金属化层，在介质基片中相隔一定周期的距离制作两排金属化通孔。设计了一段线性微带渐变线的微带转换器，实现了人工表面等离激元波导与基片集成波导以及端口与人工表面等离激元波导、基片集成波导的衔接，此微带渐变线可实现波导与50欧姆微带线之间的阻抗变换。
[0041]如图5所示，为本实施例各部分波导器件的色散关系。(a)是该滤波器中人工表面等离激元波导单元结构(黑色实线)和基片集成波导单元结构(黑色虚线)以及光线(黑色点虚线)的色散关系；(b)是该滤波器中人工表面等离激元波导结构随金属凹槽深度变化而产生改变的色散特性曲线；(c)该滤波器中基片集成波导结构随等效宽度变化而产生改变的色散特性曲线。
[0042]如图6所示，滤波器的S21(黑色虚线)和Sll (黑色实线)参数的仿真结果曲线图。
[0043]如图7所示，不同人工表面等离激元波导的金属凹槽深度的滤波器的S21参数的仿真结果曲线。
[0044]如图8所示，同基片集成波导的等效宽度的滤波器的S21参数的仿真结果曲线。
[0045]如图9所示，不同的人工表面等离激元波导的金属凹槽深度和不同基片集成波导的等效宽度，而制成的超宽带滤波器和窄带滤波器的S21参数的仿真结果曲。
[0046]由上述仿真结果显示，该滤波器的传输系数在11.2GHz和21.9GHz之间均能达到-1dB左右。
[0047]调节人工表面等离激元波导的金属凹槽深度和不同基片集成波导的等效宽度，设计的超宽带滤波器的传输系数在在8.0GHz和22.5GHz之间均能达到-1dB左右，大约有14.5GHz的带宽；窄带滤波器的传输系数在在16.9GHz和18.7GHz之间均能达到-1.5dB左右，大约有0.8GHz的带宽。
[0048]由上述可知，本发明的滤波器单元通过按照特定的排列组成，方便的制作曲面共型电路，具有很高的实用价值；同时还提供了超宽带和窄带滤波器，均实现了很好的滤波性會K。
[0049]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种综合人工表面等离激元器件的波导和基片集成波导的滤波器，其特征在于:包括人工表面等离激元波导和基片集成波导，且人工表面等离激元波导与基片集成波导、人工表面等离激元波导与端口、基片集成波导与端口均通过微带线转换器连接； 所述基片集成波导包括第一介质基片，所述第一介质基片的上下表面均设置有第一金属化层，同时所述第一介质基片沿人工表面等离激元波导与基片集成波导的中心线对称设置有两排金属化过孔； 所述人工表面等离激元波导包括第二介质基片，所述第二介质基片的上下表面均设置有第二金属化层，所述第二金属化层上设置有一个以上的金属凹槽，且所述金属凹槽的深度从两边向中间依次递增排列，且金属凹槽的深度递增直至与第二金属化层厚度相同，同时位于第二介质基片上下两个表面上的第二金属化层的金属凹槽开口方向相反。
2.根据权利要求1所述的一种综合人工表面等离激元器件的波导和基片集成波导的滤波器，其特征在于:同排的金属化过孔之间的间距相同；金属凹槽之间间距相同。
3.根据权利要求1所述的一种综合人工表面等离激元器件的波导和基片集成波导的滤波器，其特征在于:所述微带转换器的主体是一段线性的微带渐变线，此微带渐变线可实现波导与50欧姆微带线之间的阻抗变换。
【专利摘要】本发明公开了一种综合人工表面等离激元器件的波导和基片集成波导的滤波器，包括人工表面等离激元波导和基片集成波导；所述基片集成波导包括第一介质基片、第一金属化层，第一介质基片设置有两排金属化过孔；所述人工表面等离激元波导包括第二介质基片、第二金属化层，所述第二金属化层上设置有一个以上的金属凹槽，且所述金属凹槽的深度从两边向中间依次递增排列，且金属凹槽的深度递增直至与第二金属化层厚度相同，同时上下两个表面上的第二金属化层的金属凹槽开口方向相反。本发明的滤波器具有易于加工、成本低、厚度薄、重量轻等优点，方便的制作共性电路，具有很高的实用价值；同时还提供了超宽带和窄带滤波器，均实现了很好的滤波性能。
【IPC分类】H01P1-203, H01P1-20
【公开号】CN104767009
【申请号】CN201510084784
【发明人】崔铁军, 张茜, 张浩驰, 范逸风
【申请人】东南大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年2月16日