[发明专利]基于相变材料的可切换微波滤波器

说明书

本发明提供一种基于相变材料的可切换微波滤波器，包括介质基板、介质基板上层表面上的耦合结构和相变控制单元，耦合结构一端连接输入微带，耦合结构另一端连接输出微带，所述耦合结构包括至少一个耦合结构单元，耦合结构单元包括第一金属贴片、第二金属贴片和相变贴片，相变贴片连接在第一金属贴片和第二金属贴片之间，相变贴片能够在相变控制单元的控制下发生可逆相变，实现相变贴片高阻态和低阻态的切换，控制耦合结构的变化进而控制滤波器的工作状态切换。本发明基于相变材料设计可切换微波滤波器，杜绝了有源器件寄生参数的影响。

技术领域

本发明涉及一种滤波器技术领域，尤其是一种基于相变材料的可切换微波滤波器。

背景技术

微波滤波器是现代通信技术必不可少的核心器件之一，其能保障通信设备的正常工作。随着通信系统的发展，对微波滤波器具有越来越高的要求。在保持有效过滤噪音及无用信号的同时，滤波可调控也是现在微波滤波器所需求的性能之一。

传统方法一般是基于有源可调器件设计的可切换微波滤波器，比如利用PIN二极管、变容二极管、MEMS器件等，但这往往会引入器件本身的寄生参数，进而使滤波器性能与设计结果偏离，影响使用。比如叶龙芳等人设计了一种可调超薄金属曲流条单元周期性阵列的陷波滤波器(L.Ye,Y.Chen,Z.Wang,C.Zhu,J.Zhuo and Q.H.Liu,Compact SpoofSurface Plasmon Polariton Waveguides and Notch Filters Based on Meander-StripUnits,in IEEE Photonics Technology Letters,vol.33,no.3,pp.135-138,1Feb.1,2021,doi:10.1109/LPT.2020.3046837.)，在实测结果与仿真对比时，结果不如仿真。这是由于在实际测量中，有源可调器件具备寄生参数，会影响最终设计结果，而使滤波器性能与原设计偏离，影响使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于相变材料的可切换微波滤波器，以解决上述背景技术中提出的有源可调微波滤波器寄生参数的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于相变材料的可切换微波滤波器，包括介质基板、介质基板上层表面上的耦合结构和相变控制单元，耦合结构一端连接输入微带，耦合结构另一端连接输出微带，所述耦合结构包括至少一个耦合结构单元，耦合结构单元包括第一金属贴片、第二金属贴片、相变贴片相变贴片连接在第一金属贴片和第二金属贴片之间，相变贴片能够在相变控制单元的控制下发生可逆相变，实现相变贴片高阻态和低阻态的切换，控制耦合结构的变化进而控制滤波器的工作状态切换。

进一步地，作为本发明的优选方案，所述耦合结构单元整体呈左右对称结构；

所述第一金属贴片为带有缝隙的方环金属贴片，方环金属贴片的上侧边或者下侧边的中心位置断开形成矩形缺口缝隙，矩形缺口缝隙左右两侧分别形成方环金属贴片的第一端头和第二端头；

所述第二金属贴片设置在第一金属贴片内部，由两块矩形金属贴片组成，两块矩形金属贴片分别竖直设置在第一端头和第二端头的下方，第一矩形金属贴片与第一端头之间通过第一相变贴片连接，第二矩形金属贴片与第二端头之间通过第二相变贴片连接。

进一步地，作为本发明的优选方案，两块矩形金属贴片之间的间隙宽度即矩形缺口缝隙宽度。

进一步地，作为本发明的优选方案，耦合结构中的耦合结构单元有n个，n≥2，2个以上的耦合结构单元按照彼此间设定的间距呈直线型排列，构成了n级带通滤波器。

进一步地，作为本发明的优选方案，耦合结构整体呈左右对称结构。