CN1750319A - 一种具有微带闭合环路的光子晶体微带线 - Google Patents

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Abstract

一种具有微带闭合环路的光子晶体微带线，属于微波通讯领域。由金属层接地板(2)和介质基片(1)上表面设有的周期性排列的金属环(3)，以及金属环(3)之间的金属微带(4)构成。金属环(3)的形状是矩形，正方形，圆形，金属环(3)的间距和大小相等。本发明结构简单，滤波目的易调，容易实现元件的小型化，不易泄漏。可广泛用做在一定的工作频带内的带阻滤波并且可以在倍频上工作。

Description

一种具有微带闭合环路的光子晶体微带线
                            技术领域
本发明涉及一种可用于微波通讯领域中的带阻滤波装置，可以有效减小滤波器纵向尺寸，并且可以减少信号泄漏，利于器件集成。
                            背景技术
微带线是微波波段常用的导波器件，多用于微波信号传递，通过适当的设计也用于带通或者带阻滤波、移相、或者延迟线等，微带也常用于天线等有源设备。微带线有多种结构，在用于微波传播时主要依靠局域在金属导带和金属地板之间准TEM基模来传递微波信号。结构最简单的微带线是在下底板敷一层金属作接地板，上表面由位于接地板中心对称面上的中心金属导(体)带构成，导带和接地板之间可以是空气或填充其他介质。
光子晶体是一种由不同介电常数的介质周期性排列而成的人工微结构。它的主要特点是具有和电子带隙类似的光子带隙，能禁止能量在带隙范围内的光子的传播。1999年，Sorolla首次提出把光子晶体的概念应用到微带线中去，方法是阻抗的空间周期分布导致布拉格散射即通过在微带线接地板上周期性的打孔技术实现了带阻滤波，并且当改变其中一对孔间距离时(即引入缺陷)，在阻带中出现一个或者多个高透的谐振峰(缺陷模)，可以用于单通道或者多通道的带通滤波器件，。但是底板打孔的技术具有以下两个主要缺点：1)不利于封装和实现微波集成电路：为了保持元件的性能，必须使得打空的接地板远离其他金属物。2)泄漏很大，以至于缺陷模的***衰减很大，而且Q值不高。光子晶体微带线的另一个例子是：2001年，Nesic把普通微带线的上表面导带用正弦变化的金属片代替做成可以避免上述缺点微带线，但是这种结构只有一个阻带，不可能实现双频或多频滤波，另外，引入缺陷以后这种微带线的Q值也不高。
                            发明内容
本发明的目的是公开了一种可以实现带阻滤波的光子晶体微带线，这类结构和金属底板打孔的光子晶体微带线一样可以在在希望阻隔的频率段提供理想带内抑制，此外还可以有效降低微波信号的泄漏。
为了达到上述目的，本发明的技术路径如下：包括介质基片和下表面敷的金属层接地板以及上面的金属导带，其特点是构成金属导带的周期单元为：一个金属环(矩形环，方环，圆环等)和与该金属环相连的特定设计宽度的金属微带，这些金属环之间用金属微带连接的。实际应用时，将上述这种结构的两端通过匹配线与转接头(SMA头)相连；或与其他无源器件或有源器件相连接就可以了。
本发明具有如下的效果和优点：
1.由于本发明是由环和导带周期排列构成的光子晶体微带线，因而具备所有光子晶体的特点，可以实现在一定的工作频带内的带阻滤波并且可以在倍频上工作。从性能上看，本发明可以完美地等效于一维光学多层膜，而Sorolla的打孔结构不能。
2.可以在保持环的纵向尺寸不便的情况下利用环的横向尺寸，有效的缩小元件占用面积
                            附图说明
图1为本发明的光子晶体微带线结构示意图
图2为图1的传输频谱图
图中：
1-介质基片；2-金属层接地板；3-金属环；4-金属微带；5-50欧姆匹配线；6-转接头。
                          具体实施方式
实施例1
请参阅附图1。
本发明由介质基片1、金属层接地板2、金属环3、金属微带4、50欧姆匹配线5、转接头6组成。在介质基片1的下表面敷一层金属层接地板2，在介质基片1的上表面设有按设计要求进行周期性排列的金属环3，这种环3的形状是方形的(或矩形，或圆形，或椭圆形)。这些金属环3之间用金属微带4连接。本发明的微带线的两端通过50欧姆匹配线5与转接头6(SMA头)相连。介质基片1的相对介电常数为2.6，厚度为0.8mm。上表面的方形的金属环3的平均边长为6.5mm，金属环3与金属环3之间的金属微带4的长为6mm。50欧姆匹配线5的宽为2.23mm，金属环3和金属微带4的宽为0.5mm，厚度为0.035mm。采用HP8722ES网络分析仪对本发明的实施例1进行测量，测量和模拟的传输频谱图如图2所示，其中实线代表测量的结果，虚线代表模拟结果。从图2中可以看出在15GHz以下有两个带隙出现，第一个带隙出现在4.62GHz到7.43GHz频率范围，第二个带隙出现在10.57GHz到13.78GHz频率范围。当改变所有的环的半周长，或所有的环与环之间的距离时，其带隙中心波长随其尺寸变化。

Claims (3)

1.一种具有微带闭合环路的光子晶体微带线，包括介质基片(1)和下表面敷的金属层接地板(2)，其特征在于：在介质基片(1)的上表面设有按使用需求设计的周期性排列的金属环(3)，这些金属环(3)之间用金属微带(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有微带闭合环路的光子晶体微带线，其特征在于：所述的金属环(3)的形状是矩形，或正方形，或圆形。
3.根据权利要求1所述的一种具有微带闭合环路的光子晶体微带线，其特征在于：所述的金属环(3)之间的间距是相等的。
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