人工表面等离子体滤波器的设计与应用
表面等离子体激元（Surface Plasmon Polaritions，简称SPPs）是一种在光频段沿着金属与介质交界面附近传播的表面波。人工表面等离子体激元（Spoof SPPs）是SPPs在微波等低频域的一个十分重要的拓展，其本质是金属表面刻蚀周期槽或孔内的电磁模式相互耦合作用产生的类SPPs电磁模式。Spoof SPPs不仅具有与SPPs相似的特性，而且克服了SPPs在低频领域应用的限制，因此它引起了人们的广泛关注与研究。传统的Spoof SPPs结构一般制造复杂且占据着较大的物理空间，不利于在微波电路系统中的集成与应用。 本文主要研究支持Spoof SPPs模式的超薄平面结构，并设计基于Spoof SPPs平面结构的微波滤波器，为Spoof SPPs在微波集成系统中更广泛的应用提供参考。具体工作表述如下： (1)首先我们设计了由刻蚀菱形孔阵列的金属条带构成的新型Spoof SPPs波导。由于Spoof SPPs存在截止频率，所以该波导可被视为是一个低通滤波器。通过仿真发现，该低通滤波器具有相对较低的传输损耗和相对较宽的工作频带。 (2)基于上一部分的金属条带波导结构结合互补单环开口谐振器（complementary single split-ring resonator，简称CSSRR），设计新型低通带阻滤波器。通过仿真分析，最终选择在菱形孔金属条带上刻蚀5个半径为1.8mm的CSSRR单元来产生阻带，此时小于-20dB的带宽为10.9GHz到12.1GHz。该滤波器可以有效的避免在超宽带频段内对卫星通信信号的干扰。 (3)基于第一部分的菱形孔单元结构设计新型电容耦合带通滤波器。我们将刻蚀有菱形孔的矩形金属片作为耦合单元，并将其以一定间隔距离排列在电磁波的传输方向上构成滤波器的电容耦合结构，进而获得电容耦合带通滤波器。通过仿真分析可知该滤波器3dB的有效带宽为11.6GHz到18.3GHz。该滤波器表现出了良好的滤波特性。
表面等离子体激元;人工表面等离子体激元;菱形孔;微波滤波器
中国计量大学
硕士
控制工程
肖丙刚;王海潼
2017
中文
TN713
2019-04-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）