多模谐振滤波器与人工表面等离激元滤波器研究

发布时间：2020-06-03 08:38

【摘要】：作为一种位于射频系统前端选频元件,滤波器决定着通信系统的噪声大小。频谱资源的拥挤情况以及现代技术的发展促进着研发人员追求小型化和高性能的滤波器结构。本文在三种不同频段基于不同的原理提出了三款滤波器。本文的主要工作包含以下几个方面:1、设计了一款X波段的多模带通滤波器,并给出了仿真和实验结果。采用恒定阻抗枝节加载三个阶梯阻抗枝节的方式构成了滤波器的主体。利用表面电流分布图获得了影响带内极点分布的枝节参数,接着通过阶梯阻抗枝节参数的调整来优化滤波性能。为了实现更好的带外抑制能力,滤波器两端各串联一对平行耦合线在14GHz引入一个传输零点。仿真和实验结果表明该款滤波器具有比较理想的带通效果。2、设计了一款基于人工表面等离激元的单频点陷波器。该部分首先提出了一种螺旋形结构的SSPPs波导单元,并对单元的结构参数以及色散特性进行了分析。然后基于该单元设计了一款具有良好低通性能的SSPPs波导。接着提出了一款环形谐振器,并深入研究了决定其谐振频率的结构参数。最后将该款谐振器与整体波导结合,设计了一款具有十分优越的单频点抑制的陷波器,陷波点大小几乎等于谐振环的谐振频率。3、该部分提出了一款双面开槽的基片集成人工表面等离激元带通滤波器。首先对基片集成波导的传输特性进行了分析。然后提出新型结构的双面开槽的SSPPs波导单元,具有更加紧凑的结构和更强的场束缚性能。最后利用SSPPs波导的低通特性以及SIW的高通特性设计了一款带通滤波器。仿真结果表明该款滤波器具有良好的带通性能和带外抑制能力。所提出的微波滤波器以及基于人工表面等离激元滤波器在微波以及太赫兹频段通信系统具有十分大的应用潜力。
【图文】：

等离激元,亚波长,色散关系,结构示意图

图１－２邋（ａ）亚波长人工表面等离激元结构示意图；（ｂ）人工表面等离激元色散关系。逡逑资料来源：Ｐｅｎｄｒｙ，邋Ｊ．邋Ｂ．，Ｍａｒｔｉｎ－Ｍｏｒｅｎｏ，邋Ｌ”邋＆邋Ｇａｒｃｉａ－Ｖｉｄａｌ，Ｆ．邋Ｊ．邋Ｓｃｉｅｎｃｅ，邋２００４．逡逑如图１－３所示，为ＳｔｅｆａｎＡ．Ｍａｉｅｒ等人提出的场聚焦结构１３｜１，在电磁波的传逡逑输过程中通过不断地减小圆锥的半径，可以将能量聚焦在端点，继而实现场聚逡逑焦或者场增强的目的。然而这种波导由于是一种三维结构，体积过大，，且不易逡逑与其他器件连接，造成其应用受限。逡逑￣￣＊￣ｖ邋—ｖ逡逑＾￣、广0邋，产、；逡逑｜｜ＩＭＩＩＩＩ邋１１邋ＩＩＩ邋｜｜＾逡逑

场分布,等离激元,共形,传输线

逡逑图１－３人工表面等离激元场增强器逡逑资料来源：Ｍａｉｅｒ邋Ｓ邋Ａ，Ａｎｄｒｅｗｓ邋Ｓ邋Ｒ．邋Ｍａｒｔｉｎｍｏｒｅｎｏ邋Ｌ，Ｐｈｙｓｉｃａｌ邋Ｒｅｖｉｅｗ邋Ｌｅｔｔｅｒｓ，２００６逡逑２０１３年，崔铁军教授等人分析了金属厚度对ＳＳＰＰｓ的影响后提出了，提出逡逑了柔性，平面结构的人工表面等离激元波导［３２］。这种波导结构十分简单，通过逡逑在极薄的金属薄膜上周期性开槽可以激发人工表面等离激元，并且可以实现电逡逑磁波沿曲线等不规则平面传播。另外，平面结构使得人工表面等离激元的尺寸逡逑大大减小，有利于ＳＳＰＰｓ器件／系统的集成化。在该文章中，作者还利用了逡逑ＳＳＰＰｓ波导超强的场束缚性能和柔性介质，提出了弯曲的传输线，被称作共形逡逑人工表面等离激元波导。共形人工表面等离激元波导可以突破三维空间的限制
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN713

【参考文献】