5G毫米波频段（以及未来的毫米波通信系统）对射频前端提出了两项几乎矛盾的要求：一方面，天线需要宽带——以覆盖更宽的可用频谱、提升信道容量；另一方面，系统需要强选择性——在拥挤的频谱环境中把带外干扰压下去，保证接收质量。
传统方案中，滤波器与天线是分立器件，级联使用。这带来插入损耗、占用体积和接口失配等一系列问题。因此，滤波天线（filtenna）以及更进一步的滤波超表面（filtering metasurface, FM）成为学术界和工业界的共同方向：让辐射结构本身具备频率选择性，把滤波和辐射两个功能在同一口径内协同实现。
与此同时，毫米波器件尺寸小、结构复杂，传统机加工与 PCB 工艺在多层三维结构上逐渐遇到瓶颈。增材制造（3D 打印）凭借逐层成形的能力，可以在一次成形中实现包含悬浮结构、螺旋结构在内的复杂电磁构型，成为毫米波无源器件的重要制备路线。
IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques期刊中发表的Additively Manufactured Filtering Metasurface With Excellent Out-of-Band Suppression 论文中，研究团队所开展的工作正是这两条技术线索的交汇点。他们开发了一种增材制造的、兼具滤波与圆极化功能的宽带透射超表面。
DOI: 10.1109/TMTT.2025.3629837
论文提出的器件是一款工作在30 GHz（5G 毫米波频段）的圆极化（CP）宽带滤波透射超表面（TM）。其整体由三部分构成：
- 顶层：滤波超表面（FM）——承担频率选择与辐射功能；
- 底层：极化转换超表面（PCM）——承担极化转换功能；
- 馈源：平面滤波馈源（planar filtering feed）。
这一”双层超表面 + 平面馈源”的三明治式架构，把”滤波”与”圆极化”两个功能在垂直维度上分工：顶层 FM 决定哪些频率能够通过并辐射，底层 PCM 将透射波转换为圆极化波。
创新点
该增材制造双层超表面由上层滤波超表面（FM）与下层极化转换超表面（PCM）构成。上层滤波超表面采用贴片‑螺旋条带的 FA‑A 架构，借助磁电偶极子天线实现高通滤波特性；通过一对差分馈电 L 型探针、一对悬空 π 形金属条，分别在低频、高频处产生传输零点。设计利用差分馈电倒 C 形（DFIC）单元固有的高通滤波特性，实现差分反相对消效果
性能
- 该超表面3‑dB增益带宽为 31%，轴比带宽为48%，滤波选择度约1.35
- 下阻带抑制度为‑46.3 dB，上阻带抑制度为‑44.4 dB
- 口径效率为31%。
应用方向与意义
该器件面向无线5G及未来毫米波通信系统。
其意义在于，在毫米波频段，将滤波与圆极化功能前置到口径层完成，有助于简化射频前端链路、压缩带外干扰，对密集频谱环境下的毫米波通信具有参考价值。
同时，该工作也是增材制造技术在微波/毫米波无源器件领域的一个示范案例。增材制造在此并非单纯的替代工艺，而是支撑了悬浮结构等关键电磁设计特征得以物理实现的工艺基础。
来源：IEEE 微波理论与技术协会
l 谷专栏 l
欢迎高校及科研机构、企业科学家加入谷专栏，与业界分享对推动增材制造发展起关键作用的共性基础科研与应用成果，欢迎扫描下方图片二维码提交您的信息。
网站投稿 l 发送至2509957133@qq.com
欢迎转载 l 转载请注明来源3D科学谷
