宽阻带的人工表面等离子激元微带低通滤波器

ruigewei5

表面等离子激元（surface plasmon polaritions，SPPs)是一种由金属表面电子与光之间的共振相互作用激发，沿金属﹣电介质面传播的表面波。其场强在表面处最大，并在垂直于表面方向上呈指数衰减。在金属和电介质具有相反介电常数的必要条件下，可以通过改变金属的表面结构来定制SPPs的性能。然而，在太赫兹、微波和毫米波频段，由于金属被认为是完美的电导体(PEC)，导致SPPs不能被激发。2004年，英国帝国理工大学的Pendry等发现通过在金属表面设计具有一定深度的孔阵列或者凹槽阵列，且阵列间距远小于波长时，可以在几乎任何频率范围激发SPPs，由此引出了人工表面等离子激元（spoof surface plasmon polaritions，SSPPs)理论。在此之后，国内外研究团队对基于SSPPs理论的相关结构开展了广泛的研究。这些研究显著地推进了SSPPs在太赫兹、微波和毫米波频段的应用。SSPPs单元的低通特性和慢波色散特性，使得其在低通滤波器设计中的应用最为常见。根据调研发现，对SSPPs滤波器研究的创新点集中在设计新型的过渡结构或者新颖的单元结构两个方面。此后国内外对于 SSPPs滤波器的研究大量出现，而上述滤波器均存在阻带较窄的问题。

在此转载一篇发表于《电子测量与仪器学报》的文章《宽阻带的人工表面等离子激元微带低通滤波器》，作者许浩东等。本文提出了一款基于SSPPs的超宽阻带微带低通滤波器，采用了改进型的蝴蝶型结构的单元设计，其结构由对称分布在微带线两边的扇形枝节及对向箭头结构组成。通过引入箭头形谐振贴片，抑制了所提出滤波器在阻带内 25 GHz处的寄生通带。其通带范围为0~10 GHz，阻带带宽可达10~33 GHz。首先，设计了一个蝴蝶型结构的SSPPs单元，通过对关键参数的不同取值的仿真，模拟其色散特性，了解了各关键参数与渐近频率之间的关系。随后，将5个相同的SSPPs单元组合在一起，设计了一个完整的SSPPs滤波器结构。通过仿真分析了关键参数对整个滤波器性能的影响，以此达到通过调整结构参数来实现对完整结构的滤波器的S参数进行优化的目的，确定了SSPPs低通波器的优化设计方案。最后，制作了超宽阻带的SSPPs微带低虑波器并对其进行了测量。测量结果表明，在0~10.08 GHz的宽带范围内，插入损耗小于3dB，回波损耗大于 13 dB。该滤波器的最小衰减在 11~35 GHz 的范围内最低为 22. 98 dB，而回波损耗在 10~30 GHz 范围内基本优于 3 dB。且在 10 ~34 GHz 范围内最高为 4 dB。内容源自网络，以供学习交流。

文章转自射频攻城狮公众号

阅读全文