本實用新型涉及一種通訊領(lǐng)域用的濾波器，特別是一種具有十字型加載線的微波帶通濾波器。
背景技術(shù)：
：大數(shù)據(jù)時代，隨著信息的需求量呈爆炸式的增長，移動通訊領(lǐng)域要求能制造出集成度更高的微波器件，然而隨著高頻集成電路尺寸的不斷縮小，技術(shù)上出現(xiàn)了一系列問題，例如當(dāng)微波器件的尺寸小到一定的程度，器件的電磁干擾噪聲，RC延遲等達(dá)到極限導(dǎo)致器件工作不穩(wěn)定，因此現(xiàn)有的微波器件已不能適應(yīng)當(dāng)今大規(guī)模微波集成電路的發(fā)展。技術(shù)實現(xiàn)要素：本實用新型的目的在于，提供一種具有十字型加載線的微波帶通濾波器。本實用新型具有避免電磁場強烈反射和抗電磁干擾能力強的特點。本實用新型的技術(shù)方案：一種具有十字型加載線的微波帶通濾波器，包括介質(zhì)板，介質(zhì)板上設(shè)有金屬微帶，金屬微帶的兩側(cè)設(shè)有金屬地；所述的金屬微帶包括共面波導(dǎo)段，共面波導(dǎo)段經(jīng)過渡段與人工表面等離激元段連接；所述的人工表面等離激元段上分布有加載單元；所述的加載單元包括加載凹槽，加載凹槽內(nèi)設(shè)有十字型加載線，十字型加載線由4個左右及上下對稱的加載折線構(gòu)成。前述的具有十字型加載線的微波帶通濾波器中，所述的加載凹槽的整體寬度w1的取值為1.5～5.0mm，加載凹槽的槽深w2的取值為6～12mm，加載凹槽的周期p為3～8mm；所述的加載折線線寬w3的取值為0.2～1.0mm，加載折線長度L4的取值為3.0～8.0mm，相鄰加載折線縱向間隙d1的取值為0.2～1.0mm，相鄰加載折線橫向間隙d2的取值為0.2～1.0mm。前述的具有十字型加載線的微波帶通濾波器中，處于過渡段的金屬地的邊 緣為，滿足Y＝h+g+w*(exp(a*(X-L1)/L2)-1)/(expa-1)方程的曲線；其中a為曲線形狀系數(shù)，其取值為5～20；h為金屬微帶寬度，其取值為8～12mm；g為金屬微帶與金屬地間距，其取值為0.1～1mm，w為金屬地寬度，其取值為20～35mm，L1為共面波導(dǎo)段的長度，其取值為5～15mm，L2為過渡段長度，其取值為50～80mm。前述的具有十字型加載線的微波帶通濾波器中，所述的過渡段上設(shè)有深度漸變的加載單元。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型在共面波導(dǎo)段(以下用其長度符號L1替代)和人工表面等離激元段(以下用其長度符號L3替代)間設(shè)置過渡段(以下用其長度符號L2替代)，通過該結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了電磁場在L1和L3中傳播的平穩(wěn)過渡，避免了電磁場由準(zhǔn)TEM模式轉(zhuǎn)化為SSPPs模式傳播時因模式和阻抗不匹配而出現(xiàn)的強烈的微波電場反射；申請人經(jīng)過大量實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)處于L2位置的金屬地的邊緣滿足Y＝h+g+w*(exp(a*(X-L1)/L2)-1)/(expa-1)方程，其中曲線形狀系數(shù)a為5～20、金屬微帶寬度h為5～8mm、金屬微帶與金屬地間距g為0.3～1mm、金屬地寬度w為20～35mm、共面波導(dǎo)段長度為L1為5～15mm，過渡段長度L2為50～80mm時，磁場傳播的過渡最平穩(wěn)。不僅如此，本實用新型在L2上還設(shè)有深度漸變的加載單元；通過該結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步實現(xiàn)準(zhǔn)TEM模式向SSPPs模式的過渡，減少微波電場反射。本實用新型通過在L3上設(shè)置一系列的加載單元，加載凹槽，加載凹槽內(nèi)設(shè)有十字型加載線，十字型加載線由4個左右及上下對稱的加載折線構(gòu)成；通過該結(jié)構(gòu)，使得電磁場在傳輸時被束縛在加載凹槽周圍，從而大大降低了多條傳輸線傳輸時因間距太小而出現(xiàn)的電磁干擾，使得抗干擾能力大大增強，同時也增強了高密度微波集成電路工作時的穩(wěn)定性，不僅如此，因抗電磁干擾能力大大增強，本實用新型還能減小微波集成電路的金屬微帶間的間距以實現(xiàn)器件的小型化，因而能更好地適應(yīng)當(dāng)今大規(guī)模微波集成電路的發(fā)展。本實用新型還能通過調(diào)節(jié)加載單元的幾何尺寸來調(diào)控微波傳輸線的截止頻率和電磁場分布，同時調(diào)整電磁波的束縛效果，申請人在進(jìn)行大量試驗后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加載凹槽的整體寬度w1的取值為1.5～5.0mm、加載凹槽的槽深w2的取值為 6～12mm、加載折線線寬w3的取值為0.2～1.0mm、加載折線長度L4的取值為3.0～8.0mm、縱向間隙d1為0.2～1.0mm、橫向間隙d2為0.2～1.0mm、加載凹槽的周期p為3～8mm時，加載單元對電磁場具有很好的束縛效果。為了更好地證明本實用新型的有益效果，申請進(jìn)行了如下實驗：申請人設(shè)計一個具有十字型加載線的微波帶通濾波器樣品，樣品的參數(shù)如表1。表1微波濾波器樣品各部分參數(shù)(單位：mm)結(jié)構(gòu)名稱符號尺寸共面波導(dǎo)段長度L110過渡段長度L260人工表面等離激元段長度L353曲線形狀系數(shù)a20加載凹槽整體寬度w12.5加載凹槽槽深w28.0加載折線線寬w30.5加載折線長度L45.6相鄰加載折線縱向間隙d10.5相鄰加載折線橫向間隙d20.2加載凹槽周期p5.0金屬地寬度w25金屬微帶寬度h10.0金屬微帶與地間距g0.3該樣品的介質(zhì)板采用介電常數(shù)為2.65的基片，對該樣品的濾波特性曲線經(jīng)時域有限差分計算如圖3所示，圖3中S11為濾波器反射系數(shù)，S21為濾波器傳輸系數(shù)，該樣品為帶通濾波，其中心頻率3.769GHz，該處插入損耗為-2.5dB， 其-3dB通帶為3.623GHz到3.9151GHz，樣品在通帶內(nèi)反射小于-10.7dB。設(shè)計一個不含過渡段L2的濾波器，其介質(zhì)板的介電常數(shù)同為2.65，其他結(jié)構(gòu)參數(shù)同表1；對該濾波器的反射特性曲線經(jīng)時域有限差分計算，計算結(jié)果如圖4所示，由圖4得知，該濾波器在上述頻段內(nèi)傳輸損耗大于3dB，而且反射系數(shù)也超過-10dB。由圖3和圖4對比可知，設(shè)置有深度漸變的加載單元的過渡段能使樣品的反射特性得到有效改善。對樣品工作于3.769GHz時，表面電場分布做時域有限差分計算，結(jié)果如圖5所示，由圖5得知，樣品在通帶內(nèi)電磁場的分布主要局域于加載凹槽周圍，因而大大提高了濾波器工作時的抗電磁干擾能力。附圖說明圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A處的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是樣品的S參數(shù)曲線圖。圖4是不采用過渡段的濾波器的S參數(shù)曲線圖；圖5是樣品工作于3.769GHz時表面電場分布圖。附圖中的標(biāo)記為：1-介質(zhì)板，2-金屬微帶，3-金屬地，4-共面波導(dǎo)段，5-過渡段，6-人工表面等離激元段,7-十字型加載線，8-加載凹槽，9-加載折線。具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明，但并不作為對本實用新型限制的依據(jù)。實施例。一種具有十字型加載線的微波帶通濾波器，構(gòu)成如圖1和2所示，包括介質(zhì)板1，介質(zhì)板1上設(shè)有金屬微帶2，金屬微帶2的兩側(cè)設(shè)有金屬地3；所述的金屬微帶2包括共面波導(dǎo)段4，共面波導(dǎo)段4經(jīng)過渡段5與人工表面等離激元段6連接；所述的人工表面等離激元段6上分布有加載單元；所述的加載單元包括加載凹槽8，加載凹槽8內(nèi)設(shè)有十字型加載線7，十字型加載線7由4個左右及上下對稱的加載折線9構(gòu)成。前述的加載凹槽8的整體寬度w1的取值為1.5～5.0mm，加載凹槽8的槽深 w2的取值為6～12mm，加載凹槽8的周期p為3～8mm；所述的加載折線9線寬w3的取值為0.2～1.0mm，加載折線9長度L4的取值為3.0～8.0mm，相鄰加載折線9縱向間隙d1的取值為0.2～1.0mm，相鄰加載折線9橫向間隙d2的取值為0.2～1.0mm。處于過渡段5的金屬地3的邊緣為，滿足Y＝h+g+w*(exp(a*(X-L1)/L2)-1)/(expa-1)方程的曲線；其中a為曲線形狀系數(shù)，其取值為5～20；h為金屬微帶寬度，其取值為8～12mm；g為金屬微帶2與金屬地3間距，其取值為0.1～1mm，w為金屬地寬度，其取值為20～35mm，L1為共面波導(dǎo)段的長度，其取值為5～15mm，L2為過渡段長度，其取值為50～80mm。前述的過渡段5上設(shè)有深度漸變的加載單元。本實用新型的工作原理：準(zhǔn)TEM模式的電磁場由左邊的共面波導(dǎo)段4傳輸?shù)竭^渡段5，在過渡段5中逐漸漸變?yōu)镾SPPs模式的電磁場，且在過渡段5中準(zhǔn)TEM模式和SSPPs模式的電磁場共存，當(dāng)電磁場到達(dá)人工表面等離激元段6時，完全轉(zhuǎn)化為SSPPs模式的電磁場，并在L3進(jìn)行傳輸，傳輸后SSPPs模式電磁場又經(jīng)過右邊的過渡段轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)TEM模式的電磁場由右邊的共面波導(dǎo)段輸出。當(dāng)電磁場在共面波導(dǎo)段4傳播，該段內(nèi)電磁場的模式為準(zhǔn)TEM模式，該模式電磁場被束縛在共面波導(dǎo)段4與金屬地3間的介質(zhì)板內(nèi)；在過渡段5傳播時，該段內(nèi)準(zhǔn)TEM模式與SSPPs模式共存，其中準(zhǔn)TEM模式電磁場被束縛在過渡段5與金屬地3間的介質(zhì)板內(nèi)，SSPPs模式電磁場大部分被束縛在加載凹槽8周圍；在L3進(jìn)行傳播時，該段內(nèi)為SSPPs模式，該模式電磁場被束縛在加載凹槽8周圍。當(dāng)前第1頁1 2 3