基于交指结构的超小型低通人工表面等离子体激元滤波器

本发明涉及滤波器技术，属于通信领域，具体涉及一种基于交指结构的超小型低通人工表面等离子体激元滤波器。

背景技术：

1、滤波器可以对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的电源信号、或消除一个特定频率后的电源信号，在无线信号处理中起着十分重要的作用；

2、现有滤波器结构主要机构包括基片材料、以及位于基片材料的上下面敷设的金属层；上金属层交指结构为“u”型或者“s”型结构，在实际使用过程中，其渐近频率的降低效果差，并且降低截止频率主要是通过交指结构形成的较大的等效电容，等效电容大致与交指结构中交错金属片相对面积成正比，但增大交指结构的长度在降低截止频率的同时会增大器件实际尺寸；

3、申请号为cn201720518185.4的中国专利：微带交指型发夹滤波器，其结构为n个谐振器、输入端24和输出端27排成一条直线，相邻谐振器的开口方向相反；在谐振器与输入端24、输出端27之间缺少“过渡区域”，造成在截止频率处的滚降率较低；另外现有一些技术方案中出现采用sspp低通、带通滤波器，虽然具有匹配结构，但基本都是使用渐变的梳状结构，这种结构导致滤波器整体长度过大，不适用于超小型低通滤波器。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种基于交指结构的超小型低通人工表面等离子体激元滤波器，结构简单紧凑，不仅有效地降低其渐近频率，而且可减小整体尺寸，适用于超小型低通滤波器；

2、为实现上述目的，本一种基于交指结构的超小型低通人工表面等离子体激元滤波器，包括：

3、基层；

4、上铜片、下铜片，横向相应的敷设在基层的上、下表面，其特征在于，

5、上铜片中部为3-5组并排连接的激元单元、两端分别为微带线的输入端与输出端；输入端、输出端相应与临近的激元单元之间通过1-3组过渡单元连接；

6、每组激元单元具有l型结构、倒置且镜像的f结构、以及位于l型结构下部端侧的镜像f型结构；

7、l型结构上部端侧通过横向铜片与倒置且镜像的f结构连接，倒置且镜像的f结构与镜像的f型结构形成等宽度的通道；

8、过渡单元的结构与激元单元的结构相同，区别在于1-3组过渡单元的横向尺寸依次增大且小于激元单元横向尺寸、纵向尺寸与激元单元的纵向尺寸一致。

9、进一步的，所述激元单元为5组，过渡单元为2组。

10、进一步的，所述输入端与输出端以上铜片的中部对称布置；

11、输入端结构为长方形、以及对接的旋转90°等腰梯形，等腰梯形的窄端与过渡单元连接。

12、进一步的，所述下铜片上设有与激元单元、过渡单元相匹配槽孔组件；

13、每组槽孔组件具有口型结构的外形槽孔、以及三个位于外形槽孔内部的横向槽孔，外形槽孔与三个横向槽孔形成四个间隔布置的铜条；

14、第一、第三个铜条端侧通过穿过基层的铜杆与上铜片中镜像的f结构的横向端头连接；第二、第四个铜条相对端侧通过穿过基层的铜杆与倒置且镜像的f结构横向端头连接。

15、进一步的，所述过渡单元/激元单元的最大固有频率f与p存在如下函数关系：

16、

17、其中，p为过渡单元/激元单元的横向宽度，mm。

18、与现有技术相比，本基于交指结构的超小型低通人工表面等离子体激元滤波器中的输入端、输出端相应与临近的激元单元之间通过1-3组过渡单元连接，构成一个超紧凑低通滤波器的匹配和波导部分，并且每组激元单元具有l型结构、倒置且镜像的f结构、以及位于l型结构下部端侧的镜像f型结构的交指结构，通过设置渐变长度的过渡单元可以使信号从tem模向sspp模式平稳过渡，降低信号的反射，因此过渡单元设计不当将导致通带内s11增大，s21降低，通过长度渐变的过渡单元不仅能够保证滤波器在截止频率处的超快滚降性能，有效地降低其渐近频率，而且可减小整体尺寸，适用于超小型低通滤波器；另外调整激元单元为5组、过渡单元为2组，确定波导部分中单元数以提高带外抑制；

19、由于下铜片处的槽孔组件与上铜片的过渡单元、激元单元对应，且形成的四个间隔布置的铜条分别与相应单元的端侧进行连接，使交指结构在三维方向进行延长，达到不增加期间尺寸就能降低截止频率的目的，使得整体尺寸更小。

技术特征：

1.基于交指结构的超小型低通人工表面等离子体激元滤波器，包括：

2.根据权利要求1所述的基于交指结构的超小型低通人工表面等离子体激元滤波器，其特征在于，所述激元单元(25)为5组，过渡单元(26)为2组。

3.根据权利要求1所述的基于交指结构的超小型低通人工表面等离子体激元滤波器，其特征在于，所述输入端(24)与输出端(27)以上铜片(20)的中部对称布置；

4.根据权利要求1至3任意一项所述的基于交指结构的超小型低通人工表面等离子体激元滤波器，其特征在于，所述下铜片(30)上设有与激元单元(25)、过渡单元(26)相匹配槽孔组件(31)；

5.根据权利要求4所述的基于交指结构的超小型低通人工表面等离子体激元滤波器，其特征在于，所述过渡单元(26)/激元单元(25)的最大固有频率f与p存在如下函数关系：

技术总结
本发明公开了一种基于交指结构的超小型低通人工表面等离子体激元滤波器，包括：上铜片、下铜片，横向相应的敷设在基层的上、下表面，上铜片中部为3‑5组并排连接的激元单元，两端的输入端、输出端相应与临近的激元单元之间通过1‑3组过渡单元连接；每组激元单元具有L型结构、倒置且镜像的F结构、以及位于L型结构下部端侧的镜像F型结构；L型结构上部端侧通过横向铜片与倒置且镜像的F结构连接，倒置且镜像的F结构与镜像的F型结构形成等宽度的通道；过渡单元与激元单元区别在于过渡单元的横向尺寸依次增大且小于激元单元横向尺寸。本发明结构简单紧凑，不仅有效地降低其渐近频率，而且可减小整体尺寸，适用于超小型低通滤波器。

技术研发人员：郜周豪,张乐,刘逢雪,陈瑜佳
受保护的技术使用者：江苏师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16