[發明專利]基于超材料的微帶線

有效

• 申請號: 201110254575.2
• 申請日: 2011-08-31
• 公開（公告）號: CN102956942A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 劉若鵬;季春霖;岳玉濤
• 申請（專利權）人: 深圳光啟高等理工研究院;深圳光啟創新技術有限公司
• 主分類號: H01P3/08
• 分類號: H01P3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及微帶線領域，更具體的說，涉及一種基于超材料的微帶線。

背景技術

微帶線(Microstrip?Line)是目前混合微波集成電路(Hybrid?Microwave?Integrated?Circuits，HMIC)和單片微波集成電路(Monolithic?Mictowave?Integrated?Circuits，MMIC)中使用最多的一種平面型傳輸線。如圖1所示，從結構上看，微帶線是由很薄的金屬帶1以遠小于波長的間隔置于一接地板2上，金屬帶1與接地板2之間用介質基板3隔開。

微帶線的突出優點是結構小巧、重量輕，可以用刻板、光刻、腐蝕等工藝在不大的體積內制成復雜的微波電路，并且容易與其他的微波器件集成，實現微波部件和系統的集成化。

隨著微波元器件和系統的日益小型化，在一些對體積和重量要求苛刻的場合，可以采用微帶傳輸線取代波導來構成微波電路并在同一塊基板上組成各種不同的復雜平面電路，包括橋型電路、匹配負載、衰減器天線等。但是采用微帶線傳輸同樣存在缺點，即微帶線損耗較大、易泄漏電磁能量造成串擾、Q值低、難以實現微調、功率容量小等。

在使用微帶線傳輸過程中，微帶線上的導行電磁波沿微帶線軸向不斷向空間輻射能量而產生漏波，其中電磁波泄露有兩種形式：表面波形式5和空間波形式4，如圖2所示。目前已經知道微帶線在高頻段存在一個泄漏主模，這個泄漏主模以表面波的形式向外泄漏電磁波能量；而在低頻段，微帶線的各個高次模則以空間波的形式向外泄漏電磁波能量。不管是表面波泄漏還是空間波泄漏，在集成電路中，這些漏波都是有害的，它不僅帶來傳輸功率的下降，而且其泄漏的能量還會給周圍其他電路帶來電磁干擾問題，從而使得系統總體性能下降，因此需要抑制它。

現有技術中，對于抑制微帶線主模泄漏的方法主要采用在微帶線上敷一層介電常數足夠大的薄的介質層；然而，對于微帶線高次模泄漏的抑制，則沒有什么簡單有效的方法。這主要是由于微帶線主模泄漏與高次模泄漏的物理機制不同而造成的，微帶線高次模的空間波泄漏幾乎很難被完抑制掉。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中微帶線高次模的空間波泄露的缺陷，提供基于超材料的微帶線，該微帶線能夠有效的抑制空間波泄露，解決微帶線之間電磁波串擾的問題。

為了達到上述目的，本發明采用的如下技術方案：

基于超材料的微帶線，所述微帶線包括金屬帶、介質基板以及接地板，所述微帶線還包括超材料薄膜，所述超材料薄膜和金屬帶位于所述介質基板的一側，且均緊貼于所述介質基板，其中，所述超材料薄膜覆蓋所述金屬帶；所述介質基板由第一基板和第二基板拼接而成，所述第一基板和第二基板具有不同的折射率分布，第一基板兩側均拼接有第二基板，其中，所述金屬帶正下方設置有第一基板，所述接地板位于所述介質基板的另一側。

進一步地，所述超材料薄膜由多個超材料片層堆疊而成，且多個超材料片層具有相同折射率分布，所述每一超材料片層均由多個超材料單元組成。

進一步地，所述超材料單元包括人造微結構和供人造微結構附著的單元基材。

進一步地，所述人造微結構為由至少一根金屬絲組成對電磁場有響應的平面結構或立體結構，所述金屬絲為銅絲或銀絲。

進一步地，所述金屬絲通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法附著在所述單元基材上。

進一步地，所述人造微結構為雪花狀或雪花狀的衍生形任意一種。

進一步地，所述單元基材由陶瓷材料、環氧樹脂、聚四氟乙烯、FR-4復合材料或F4B復合材料制得。

進一步地，所述第一基板的材料為FR-4。

進一步地，所述第二基板為氧化鋁陶瓷材料。

進一步地，所述第一基板的折射率比第二基板的折射率小。

本發明相對于現有技術，具有以下有益效果：

1、本發明一種基于超材料的微帶線通過在介質基板上設置一層超材料薄膜，且所述超材料薄膜覆蓋金屬帶，有效的抑制了微帶線空間波形式的漏波，減小了相鄰微帶線的電磁波串擾。

2、本發明一種基于超材料微帶線通過在金屬帶下面采用氧化鋁陶瓷和FR-4作為介質基板，有效地抑制空間波泄露，解決微帶線之間電磁波串擾的問題。

附圖說明

圖1是現有技術中微帶線的結構示意圖；

圖2是現有技術中微帶線的漏波形式的示意圖；

圖3是本發明基于超材料的微帶線的結構示意圖；

圖4是本發明所述超材料薄膜結構示意圖；

圖5是本發明所述超材料單元結構示意圖。