[发明专利]一种折叠式人工表面等离激元低通滤波器

说明书

本发明一种折叠式人工表面等离激元低通滤波器，包括处于顶层的金属层、中间介质层、处于底层的金属地；金属层包括：馈电微带：有两段，分别用于输入端口、输出端口的阻抗匹配；两段馈电微带的外端分别连接一SMA头；折叠型SSPP传输线：包括过渡部、中心SSPP单元部分以及弯折部；两段馈电微带的内端分别连接一所述的过渡部，过渡段的另一端与中心SSPP单元部分相连，中心SSPP单元部分形成数段，相邻的数段间通过弯折部过渡，中心SSPP单元部分通过弯折部分成的数段相平行。本发明具有低通滤波效果，且结构简单、制作成本低、鲁棒性强。

技术领域

本发明属于微波滤波器制造技术领域，特别涉及一种基于折叠式人工表面等离激元低通滤波器。

背景技术

滤波器是射频前端的重要组成部分，尤其是在目前无线通信技术的迅猛发展的时代，其在通信、军工等诸多领域发挥着越来越重要的作用。微波滤波器由于其高鲁棒性、低制造和测量成本等优点而被广泛应用。

人工表面等离激元极化(Spoof Surface Plasmon Polaritons)具有高场束缚效应、低传输损耗、低线间串扰等特点。与此同时，SSPP是天然的低通滤波器，不需要外加任何额外结构便能实现滤波。更为奇妙的是，其色散特性完全取决于其各项物理参数，这为器件的设计带来了很大的便利。因此，用SSPP设计滤波器具有多方面的优势。但由于SSPP波的波矢与光线相差较大，SSPP无法直接激发，需要由传统馈电结构如共面波导、微带等通过梯度矢量匹配结构过渡到SSPP结构，同时还需要一定数量的周期性单元，这些都使为SSPP器件的小型化带来了困难。因此，SSPP的小型化处理一直都是其研究的重点之一。目前大部分关于SSPP小型化的研究都是关于对每个单元做不同图案处理后引入额外的电容电感从而带来的电尺寸降低，而这种方法具有一定的极限。并且SSPP在横向上需要有过渡结构和一定数量的单元，其横向尺寸往往远大于纵向尺寸，因此考虑从其他角度缩小其横向尺寸。

发明内容

本发明的目的是解决现有SSPP结构滤波器存在的上述技术问题，提出了一种折叠式人工表面等离激元低通滤波器，以实现小型化、高频率选择性、低损耗、高带外抑制。本发明滤波器采用微带线进行激励，PCB工艺加工制作。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案实现：

一种折叠式人工表面等离激元低通滤波器，其包括：

处于顶层的金属层、中间介质层、处于底层的金属地；

所述的金属层包括：

馈电微带(2)：有两段，分别用于输入端口、输出端口的阻抗匹配；两段馈电微带的外端分别连接一SMA头(1)，用于连接矢网进行测量；

折叠型SSPP传输线：包括过渡部(3)、中心SSPP单元部分(4)以及弯折部(5)；两段馈电微带的内端分别连接一所述的过渡部(3)，过渡部(3)的另一端与中心SSPP单元部分(4)相连，中心SSPP单元部分(4)形成数段，相邻的数段间通过弯折部(5)过渡，中心SSPP单元部分(4)通过弯折部(5)分成的数段相平行。

优选的，所述的滤波器是一种双端口微波滤波器，该微波传感器为双端口器件。

优选的，所述馈电微带线分别用于输入、输出端口的50欧姆阻抗匹配，宽度w₁＝1.5mm，可与SMA头连接，再由矢量网络分析仪进行测试。

优选的，过渡部用于微带、SSPP间的梯度矢量匹配，共有7个过渡单元以保证平滑过渡，从而实现低传输损耗。同时也在中心SSPP单元部分也设置了较多的SSPP单元，以实现陡峭的截止频率下降沿和优异的带外抑制；弯折部分采用内外不同单元数量的优化设计，以保证传输线弯折时内外单元同时保证周期性，避免SSPP传输线因单元周期性破坏而导致的额外损耗。中心SSPP单元形状为双边凹槽型，能够引起慢波效应和强场束缚效应，有利于信号的有效传输。其周期p＝4mm,线宽w₂＝0.6mm,槽深h＝1.5mm。