一种抗干扰的微波带通滤波器

1.本实用新型涉及电子通信的技术领域，更具体地说，尤其涉及一种抗干扰的微波带通滤波器。


背景技术：

2.微波带通滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号，使其不能通过滤波器，只让需要的信号通过。随着集成电路的迅速发展，电子通信领域中集成电路尺寸的不断缩小，对各种电子元件的集成度有更高要求。而微波带通滤波器的尺寸缩小到一定程度时，现有的微波带通滤波器结构会使得电磁干扰噪声达到极限，并且电磁场的反射也会变得强烈，导致其工作不稳定，从而影响了大规模微波集成电路的发展需求。因此，亟待设计一种抗干扰性能更好的微波带通滤波器，以便解决上述问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种抗干扰的微波带通滤波器，利用滤波器进行滤波能够满足小尺寸集成电路的使用需要，具有传送损耗低、电磁场反射弱、抗电磁干扰能力强的特点。
4.本实用新型采用的技术方案如下：
5.一种抗干扰的微波带通滤波器，包括介质层，其中，所述的介质层内侧设有相互连接的金属微带和金属地，所述的金属微带中往金属地方向设有滤波腔，所述的滤波腔包括沿延伸方向设置的人工表面等离激元腔及两侧的过渡腔，所述的人工表面等离激元腔中分布有多个悬浮阶跃凹槽，所述的金属地的中部设有空槽。
6.进一步的，所述悬浮阶跃凹槽的槽口宽度w1的取值为0.5～2mm，所述悬浮阶跃凹槽的中部宽度w2的取值为2～5mm，所述悬浮阶跃凹槽的总长度l4的取值为12～20mm，所述悬浮阶跃凹槽的中部长度l5的取值为4～8mm，所述悬浮阶跃凹槽与介质层内壁的间隙d取值0.5～2mm，槽型周期p为3～8mm。
7.进一步的，所述空槽的截面为椭圆形，其椭圆方程的曲线满足以下公式：
[0008][0009]
其中，其中a为所述空槽的短轴半径，取值为1～18；h为所述金属微带的宽度，取值为16～25mm；w为所述空槽的椭圆曲线位置系数，其取值为5～35mm；g为所述悬浮阶跃凹槽两边间隙，其取值为0.01～0.9mm；l1为所述过渡腔最外侧到金属微带表面的长度，其取值为5～15mm；l2为所述过渡腔的长度，其取值为50～70mm；l3为所述人工表面等离激元腔的长度，其取值为90～110mm；所述的介质层的宽度sub取值为25～35mm。
[0010]
进一步的，所述的空槽沿金属微带和金属地的连通方向设置。
[0011]
进一步的，所述的过渡腔中设有总长度渐变的悬浮阶跃凹槽。
[0012]
进一步的，所述的介质层为两个对称设置的矩形块。
[0013]
进一步的，所述的介质层为圆柱筒。
[0014]
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：
[0015]
本实用新型的一种抗干扰的微波带通滤波器，通过在介质层内侧设有相互连接的金属微带和金属地，在金属微带中设置滤波腔，滤波腔包括沿延伸方向设置的人工表面等离激元腔及两侧的过渡腔，利用这样的结构，使电磁场在l1和l3中传播的平稳过渡，充分减少因电磁模式和阻抗不匹配出现强烈的微波电场反射，避免了输出端电磁场出现严重衰减，有效降低了电磁场的传输损耗；通过在人工表面等离激元腔中分布有多个悬浮阶跃凹槽，使得电磁场在传输时被束缚在悬浮阶跃凹槽两端缝隙周围，从而大大降低了多条传输线传输时因间距太小而出现的电磁干扰，使得抗干扰能力大大增强，同时也增强了高密度微波集成电路工作时的稳定性，使其能够满足小尺寸集成电路的使用需要。
附图说明
[0016]
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
[0017]
图1是本实用新型的正面结构示意图；
[0018]
图2是图1中a部的放大图；
[0019]
图3是本实用新型的背面结构示意图；
[0020]
图4是本实用新型的s参数曲线图；
[0021]
图5是本实用新型中不采用过渡腔的滤波器的s参数曲线图；
[0022]
图6是本实用新型在5ghz频段工作时的悬浮阶跃凹槽四周法线方向电场分布图。
[0023]
其中：1-介质层、2-金属微带、3-金属地、4-人工表面等离激元腔、5-过渡腔、6-悬浮阶跃凹槽、7-空槽。
具体实施方式
[0024]
下面结合具体实施方式，对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本实用新型的任何限制。
[0025]
参照图1至6所示，本实用新型的一种抗干扰的微波带通滤波器，包括介质层1，其中，所述的介质层1内侧设有相互连接的金属微带2和金属地3，所述的金属微带2中往金属地3方向设有滤波腔，所述的滤波腔包括沿延伸方向设置的人工表面等离激元腔4及两侧的过渡腔5，所述的人工表面等离激元腔4中分布有多个悬浮阶跃凹槽6，所述的金属地3的中部设有空槽7。
[0026]
本实用新型的一种抗干扰的微波带通滤波器，通过在介质层1内侧设有相互连接的金属微带2和金属地3，在金属微带2中设置滤波腔，滤波腔包括沿延伸方向设置的人工表面等离激元腔4及两侧的过渡腔5，利用这样的结构，使电磁场在l1和l3中传播时平稳过渡，充分减少因电磁模式和阻抗不匹配出现强烈的微波电场反射，避免了输出端电磁场出现严重衰减，有效降低了电磁场的传输损耗；通过在人工表面等离激元腔4中分布有多个悬浮阶跃凹槽6，使得电磁场在传输时被束缚在悬浮阶跃凹槽6两端缝隙周围，从而大大降低了多
条传输线传输时因间距太小而出现的电磁干扰，使得抗干扰能力大大增强，同时也增强了高密度微波集成电路工作时的稳定性，使其能够满足小尺寸集成电路的使用需要。
[0027]
所述悬浮阶跃凹槽6的槽口宽度w1的取值为0.5～2mm，所述悬浮阶跃凹槽6的中部宽度w2的取值为2～5mm，所述悬浮阶跃凹槽6的总长度l4的取值为12～20mm，所述悬浮阶跃凹槽)的中部长度l5的取值为4～8mm，所述悬浮阶跃凹槽6与介质层1内壁的间隙d取值0.5～2mm，槽型周期p为3～8mm。
[0028]
所述空槽7的截面为椭圆形，其椭圆方程的曲线满足以下公式：
[0029][0030]
其中，其中a为所述空槽7的短轴半径，取值为1～18；h为所述金属微带2的宽度，取值为16～25mm；w为所述空槽7的椭圆曲线位置系数，其取值为5～35mm；g为所述悬浮阶跃凹槽6两边间隙，其取值为0.01～0.9mm；l1为所述过渡腔5最外侧到金属微带2表面的长度，其取值为5～15mm；l2为所述过渡腔5的长度，其取值为50～70mm；l3为所述人工表面等离激元腔4的长度，其取值为90～110mm；所述的介质层1的宽度sub取值为25～35mm。当空槽7的截面满足以上条件时，其微波电场的反射最小。通过该结构，可进一步实现准tem模式向sspps模式的过渡，减少微波电场反射。本实用新型的微波带通滤波器还能通过调节悬浮阶跃凹槽6两边间隙g的几何尺寸来调控微波传输线的截止频率和电磁场分布，同时调整电磁波的束缚效果，申请人在进行大量试验后发现，当w1为0.5～2mm、w2为2～5mm、l4为12～20mm、l5为4～8mm、p为3～8mm、d为0.5～2mm时，悬浮阶跃凹槽6对电磁场具有很好的束缚效果。
[0031]
所述的空槽7沿金属微带2和金属地3的连通方向设置。
[0032]
所述的过渡腔5中设有总长度渐变的悬浮阶跃凹槽6，这样可以进一步减小电磁波的传输损耗。
[0033]
所述的介质层1为两个对称设置的矩形块，所述的介质层1为圆柱筒，使其适合不同形状的微波带通滤波器。
[0034]
本实用新型的微波带通滤波器工作原理：准tem模式的电磁场由金属微带2的一侧传输到过渡腔5，在过渡腔5中逐渐渐变为sspps模式的电磁场，且在过渡腔5中准tem模式和sspps模式的电磁场共存，当电磁场到达人工表面等离激元腔4时，完全转化为sspps模式的电磁场，并在人工表面等离激元腔4进行传输，传输后sspps模式电磁场又经过另一侧的过渡腔5转化为准tem模式的电磁场由金属微带2的另一侧输出。当电磁场在金属微带2中传播，该段内电磁场的模式为准tem模式，该模式电磁场被束缚在介质层1内的金属微带2中；在过渡腔5传播时，该段内准tem模式与sspps模式共存，其中准tem模式电磁场被束缚在介质层1内的过渡腔5中，sspps模式电磁场被束缚在悬浮阶跃凹槽6两端缝隙周围；在人工表面等离激元腔4进行传播时，该段内为sspps模式，该模式电磁场被束缚在悬浮阶跃凹槽6周围。
[0035]
对比实验
[0036]
本对比实验制备出两个微波带通滤波器，其结构与实施方式相同，其中一个微波带通滤波器含有过滤腔，另外一个微波带通滤波器不含有过滤腔，介质层1采用介电常数为2.65的基片，微波带通滤波器各部分的参数如表一所示：
[0037]
表1微波带通滤波器各部分参数(单位：mm)
[0038][0039][0040]
将含有过滤腔的微波带通滤波器进行测试，获取其滤波特性曲线经时域有限差分计算如图4所示，在图4中，s11为滤波器反射系数，s21为滤波器传输系数，该滤波器为带通滤波，其中心频率为6.1017ghz，该处插入损耗为2.3db，其-3db通带为3.4181ghz到8.7853ghz，该滤波器在整个通带内反射系数小于-13.9db，纹波抖动低于0.9db，其抗电磁干扰能力强。
[0041]
将不含有过滤腔的微波带通滤波器进行测试，获取其滤波特性曲线经时域有限差分计算如图5所示。由图5可得，该滤波器传输损耗较含有过滤腔的微波带通滤波器大，而且通带内反射系数大大超过-10db。由图4和图5对比可知，设置深度渐变的悬浮阶跃凹槽6能有效改善滤波器的传输及反射特性。
[0042]
将含有过滤腔的微波带通滤波器放于5ghz频段工作时，获得加载单元周围法线方
向的电场分布图如图6所示，由图6可知，该滤波器的电场主要束缚于悬浮阶跃凹槽6两边缝隙周围，扩散很小。
[0043]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡在本实用新型的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。