一種金屬凹槽結(jié)構(gòu)的緊湊型超寬帶濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種緊湊型超寬帶濾波器，尤其涉及一種金屬凹槽結(jié)構(gòu)的緊湊型超寬帶濾波器，屬于濾波器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]表面等離激元是束縛于金屬與介質(zhì)表面的電磁波，不受光學(xué)衍射極限的限制，因而可用于構(gòu)造緊湊小型化元件，在表面或界面技術(shù)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等方面具有重要應(yīng)用，已形成表面等離子學(xué)。通過(guò)在理想導(dǎo)體表面加工周期微結(jié)構(gòu)(其特征尺寸遠(yuǎn)小于波長(zhǎng))形成的人工電磁結(jié)構(gòu)能夠支持人工表面等離激元的傳播。利用人工電磁結(jié)構(gòu)能夠更方便地操縱電磁波的傳播，實(shí)現(xiàn)多種新型功能器件。但是，目前已提出的金屬-絕緣體-金屬(ΜΠΟ光柵結(jié)構(gòu)，如金屬凹槽結(jié)構(gòu)的濾波器存在以下不足:濾波器整體尺寸或體積會(huì)隨著豎直凹槽深度的增加而不斷變大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種簡(jiǎn)單有效的金屬凹槽結(jié)構(gòu)的緊湊型超寬帶濾波器。
[0004]根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種金屬凹槽結(jié)構(gòu)的緊湊型超寬帶濾波器，包括Μ頂光柵結(jié)構(gòu)，所述Μ頂光柵結(jié)構(gòu)由結(jié)構(gòu)相同的第一至第二金屬光柵結(jié)構(gòu)和絕緣體組成，所述第一金屬光柵結(jié)構(gòu)包括一組以上等距分布的凹槽基本單元，所述凹槽基本單元由一個(gè)矩形槽和一個(gè)圓形槽組合而成，第一和第二金屬光柵結(jié)構(gòu)中的各凹槽單元相向放置，均朝向絕緣體。
[0005]進(jìn)一步，所述矩形槽的寬度、長(zhǎng)度，圓形槽的半徑和/或凹槽基本單元間隔由濾波器的帶寬決定。通過(guò)結(jié)構(gòu)參數(shù)可以改變?yōu)V波器的工作頻帶，從而可工作于微波段、毫米波段和太赫茲波段。
[0006]進(jìn)一步，所述金屬凹槽結(jié)構(gòu)的緊湊型超寬帶濾波器還包括介質(zhì)板，所述Μ頂光柵結(jié)構(gòu)置于介質(zhì)板上。Μ頂光柵結(jié)構(gòu)置于介質(zhì)板上便于與有源器件集成。
[0007]進(jìn)一步，所述金屬凹槽結(jié)構(gòu)的緊湊型超寬帶濾波器包括結(jié)構(gòu)相同、對(duì)稱分布的輸入端和輸出端；所述輸入端包括設(shè)置于所述金屬凹槽結(jié)構(gòu)的緊湊型超寬帶濾波器前端的第一槽線，和與所述第一槽線垂直的輸入微帶線結(jié)構(gòu)，
更進(jìn)一步，所述第一槽線的末端處設(shè)有輸入端第一圓形凹槽結(jié)構(gòu)，輸入微帶線結(jié)構(gòu)由一條短金屬貼片和金屬貼片末端的輸入端第二圓盤結(jié)構(gòu)組成，所述短金屬貼片為四分之一波長(zhǎng)，所述短金屬貼片距離第一槽線末端第一圓形凹槽垂直距離四分之一波長(zhǎng)。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著技術(shù)進(jìn)步:本發(fā)明引入啞鈴形凹槽，使得濾波器的整體尺寸與基于豎直凹槽的濾波器相比減小22%。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明的俯視圖；
圖2是本發(fā)明的側(cè)視圖；
圖3是本發(fā)明的局部放大參數(shù)圖；
圖4是本發(fā)明的反射系數(shù)及傳輸系數(shù)的仿真結(jié)果；
其中1-MIM光柵結(jié)構(gòu)，2-輸入端第一圓形凹槽結(jié)構(gòu)，3-輸入端第二圓盤結(jié)構(gòu)，4-輸入微帶線結(jié)構(gòu)，5-第一槽線，6-輸入端，7-絕緣體，8-輸出端，9-第二槽線，10-輸出微帶線結(jié)構(gòu)，11-輸出端第二圓盤結(jié)構(gòu)，12-輸出端第二圓形凹槽結(jié)構(gòu)，13-介質(zhì)板，16-空氣縫，14-濾波器橫向尺寸，15-第一槽線長(zhǎng)度，16-空氣縫長(zhǎng)度，17-縱向短直的長(zhǎng)度，18-矩形槽，19-圓形槽，24-凹槽基本單元間隔，25-金屬凹槽寬度，26-空氣縫寬度，27-金屬光柵厚度，28-介質(zhì)基板厚度。
【具體實(shí)施方式】
[0010]為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白理解，下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0011]實(shí)施例1:
參見(jiàn)圖1和圖2，一種金屬凹槽結(jié)構(gòu)的緊湊型超寬帶濾波器，包括Μ頂光柵結(jié)構(gòu)1，所述Μ頂光柵結(jié)構(gòu)1由結(jié)構(gòu)相同的第一至第二金屬光柵結(jié)構(gòu)和絕緣體7組成，所述第一金屬光柵結(jié)構(gòu)包括一組以上等距分布的凹槽基本單元，所述凹槽基本單元由一個(gè)矩形槽18和一個(gè)圓形槽19組成，第一和第二金屬光柵結(jié)構(gòu)中的各凹槽單元相向放置，均朝向絕緣體7。
[0012]進(jìn)一步，所述矩形槽18的寬度、長(zhǎng)度，圓形槽19的半徑和/或凹槽基本單元間隔24由濾波器的帶寬決定。通過(guò)結(jié)構(gòu)參數(shù)可以改變?yōu)V波器的工作頻帶，從而可工作于微波段、毫米波段和太赫茲波段。
[0013]進(jìn)一步，所述金屬凹槽結(jié)構(gòu)的緊湊型超寬帶濾波器還包括介質(zhì)板13，所述Μ頂光柵結(jié)構(gòu)1置于介質(zhì)板13上。Μ頂光柵結(jié)構(gòu)置于介質(zhì)板上便于與有源器件集成。
[0014]進(jìn)一步，所述金屬凹槽結(jié)構(gòu)的緊湊型超寬帶濾波器包括結(jié)構(gòu)相同、對(duì)稱分布的輸入端6和輸出端8 ;所述輸入端6包括設(shè)置于所述金屬凹槽結(jié)構(gòu)的緊湊型超寬帶濾波器前端的第一槽線5，和與所述第一槽線5垂直的輸入微帶線結(jié)構(gòu)4，所述第一槽線5的末端處設(shè)有輸入端第一圓形凹槽結(jié)構(gòu)2，輸入微帶線結(jié)構(gòu)4由一條短金屬貼片和金屬貼片末端的輸入端第二圓盤結(jié)構(gòu)3組成，所述短金屬貼片為四分之一波長(zhǎng)，所述第二圓盤結(jié)構(gòu)可以增加微帶線與第一槽線間電磁波的耦合，短金屬貼片距離第一槽線末端第一圓形凹槽垂直距咼也是四分之一波長(zhǎng)。
[0015]位于介質(zhì)板13背面的輸入端微帶線結(jié)構(gòu)4作為激勵(lì)來(lái)激發(fā)介質(zhì)板上Μ頂結(jié)構(gòu)1中的人工表面等離激元，輸入端微帶線結(jié)構(gòu)4與第一槽線5垂直。輸出端和輸入端呈對(duì)稱分布。輸入端微帶線結(jié)構(gòu)4與輸入端第一圓形凹槽結(jié)構(gòu)2和輸入端第二圓盤結(jié)構(gòu)3是為了使更多的電磁波從微帶線耦合到槽線結(jié)構(gòu)上，輸出端微帶線結(jié)構(gòu)10與第二槽線9后端的輸出端第一圓形凹槽結(jié)構(gòu)12、輸出端第二圓盤結(jié)構(gòu)11是為了使更多的電磁波從槽線耦合到微帶線以便輸出。輸入端微帶線結(jié)構(gòu)4和輸出端微帶線結(jié)構(gòu)10是位于介質(zhì)板13背面的兩條短金屬貼片，第一槽線5和第二槽線9是Μ頂結(jié)構(gòu)前后兩端的兩條縫隙結(jié)構(gòu)。
[0016]本發(fā)明可以使電磁波在較寬的工作頻率范圍內(nèi)有效通過(guò)該器件，而高于或者低于此頻率范圍的電磁波則不能通過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)濾波的功能，調(diào)節(jié)啞鈴形凹槽中矩形凹槽的長(zhǎng)度或者圓形凹槽的半徑可以改變頻帶的寬度，
參見(jiàn)圖3和圖4，本發(fā)明使整個(gè)系統(tǒng)的尺寸和體積大幅縮小。圖3中整個(gè)系統(tǒng)的橫向尺寸14大幅縮小，與完全采用豎直凹槽的濾波器相比，可減小約22%。因此，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)更加緊湊。圖4為本發(fā)明的反射系數(shù)及傳輸系數(shù)仿真結(jié)果。從圖中可以看出電磁波可以在很寬的頻率范圍內(nèi)通過(guò)該結(jié)構(gòu)，而高于或者低于此頻率范圍的電磁波則不能通過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)了濾波的功能。
[0017]本實(shí)施例中支持表面波傳播的金屬光柵結(jié)構(gòu)根據(jù)工作頻段不同，可采用不同加工工藝加以實(shí)現(xiàn)，例如PCB工藝、電火花線切割技術(shù)或者光刻工藝等。
[0018]本發(fā)明可以使電磁波在較寬的工作頻率范圍內(nèi)有效通過(guò)該器件，而高于或者低于此頻率范圍的電磁波則不能通過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)濾波的功能。
[0019]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金屬凹槽結(jié)構(gòu)的緊湊型超寬帶濾波器，其特征在于:包括Μ頂光柵結(jié)構(gòu)(1 )，所述Μ頂光柵結(jié)構(gòu)(1)由結(jié)構(gòu)相同的第一至第二金屬光柵結(jié)構(gòu)和絕緣體(7 )組成，所述第一金屬光柵結(jié)構(gòu)包括一組以上等距分布的凹槽基本單元，所述凹槽基本單元由一個(gè)矩形槽(18)和一個(gè)圓形槽(19)組成，第一和第二金屬光柵結(jié)構(gòu)中的各凹槽單元相向放置，均朝向絕緣體(7)02.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的金屬凹槽結(jié)構(gòu)的緊湊型超寬帶濾波器，其特征在于:所述矩形槽(18)的寬度、長(zhǎng)度，圓形槽(19)的半徑和/或凹槽基本單元間隔參數(shù)由濾波器的帶寬決定。3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的金屬凹槽結(jié)構(gòu)的緊湊型超寬帶濾波器，其特征在于:所述金屬凹槽結(jié)構(gòu)的緊湊型超寬帶濾波器還包括介質(zhì)板(13)，所述Μ頂光柵結(jié)構(gòu)置于介質(zhì)板(13)上。4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的金屬凹槽結(jié)構(gòu)的緊湊型超寬帶濾波器，其特征在于:所述金屬凹槽結(jié)構(gòu)的緊湊型超寬帶濾波器包括結(jié)構(gòu)相同，對(duì)稱分布的輸入端(6)和輸出端(8);所述輸入端(6)包括設(shè)置于所述金屬凹槽結(jié)構(gòu)的緊湊型超寬帶濾波器前端的第一槽線(5)，和與所述第一槽線(5)垂直的輸入微帶線結(jié)構(gòu)(4);所述第一槽線(5)的末端處設(shè)有第一圓形結(jié)構(gòu)(2)，輸入微帶線結(jié)構(gòu)(4)由一條短金屬貼片和金屬貼片末端的第二圓盤結(jié)構(gòu)(3)組成，所述短金屬貼片為四分之一波長(zhǎng)，所述短金屬貼片距離第一槽線末端第一圓形凹槽垂直距離四分之一波長(zhǎng)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種金屬凹槽結(jié)構(gòu)的緊湊型超寬帶濾波器，包括介質(zhì)板及其上的MIM光柵結(jié)構(gòu)，MIM光柵結(jié)構(gòu)由兩個(gè)金屬光柵結(jié)構(gòu)和絕緣體組成，所述金屬光柵結(jié)構(gòu)設(shè)置一組以上凹槽基本單元，所述凹槽基本單元由一個(gè)矩形槽和一個(gè)圓形槽組合而成，等距分布，兩個(gè)金屬光柵結(jié)構(gòu)的凹槽單元相向放置，朝向絕緣體。矩形槽的寬度、長(zhǎng)度，圓形槽的半徑和/或凹槽基本單元間隔參數(shù)不同，其色散特性不同，根據(jù)所設(shè)計(jì)濾波器的不同帶寬可以選擇不同的矩形槽參數(shù)。本發(fā)明引入的凹槽基本單元使得整個(gè)系統(tǒng)的尺寸變得更緊湊，體積更小。MIM光柵結(jié)構(gòu)置于介質(zhì)板上便于與有源器件集成。本發(fā)明通過(guò)結(jié)構(gòu)參數(shù)可以改變?yōu)V波器的工作頻帶，從而可工作于微波段、毫米波段和太赫茲波段。
【IPC分類】H01P1/203
【公開(kāi)號(hào)】CN105428762
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510977320
【發(fā)明人】周永金, 楊保佳, 肖前循
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月23日