[實(shí)用新型]多方向表面波分波器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120148047.4
• 申請(qǐng)日: 2011-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN202111206U
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔鐵軍;周永金
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H01P3/00
• 分類號(hào): H01P3/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 朱戈勝

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種多方向表面波分波器，尤其涉及一種基于圓柱線波導(dǎo)的多方向表面波分波器天線，可用于通信領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)微波段或太赫茲波段波分多工器等功能。

背景技術(shù)

人工表面等離子激元(表面波)不受衍射極限的限制，因而可用于構(gòu)造緊湊元件，在表面或界面技術(shù)以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等方面有重要應(yīng)用。通常采用的人工表面等離子激元耦合結(jié)構(gòu)包括棱鏡、縫隙和金屬光柵等。對(duì)于棱鏡和光柵結(jié)構(gòu)，入射波本身是很大的噪聲源。盡管從光/電尺寸厚的金屬膜上的亞波長(zhǎng)縫隙背面入射能夠消除這種問題，但控制和操縱自由空間太赫茲波束的傳播需要熟練的經(jīng)驗(yàn)并且要求樣品要在直視線范圍內(nèi)，同時(shí)需要人工磁壁來支持橫磁(TM)波傳播。我們提出了一種簡(jiǎn)單有效的通過圓柱線波導(dǎo)來激發(fā)表面刻有凹槽的金屬平板上的人工表面等離子激元的方法。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本實(shí)用新型的目的是提供一種多方向表面波分波器，該多方向表面波分波器可工作于微波段和太赫茲波段。通過控制金屬光柵結(jié)構(gòu)的表面凹槽深度、表面凹槽寬度、表面凹槽的周期性和金屬平板的厚度來改變金屬表面的色散曲線，設(shè)計(jì)滿足工作頻段的金屬光柵結(jié)構(gòu)。用支持表面波傳播的圓柱線波導(dǎo)來激勵(lì)金屬光柵結(jié)構(gòu)上的表面波。

技術(shù)方案：

一種多方向表面波分波器，包括圓柱線波導(dǎo)和多個(gè)表面刻有凹槽的金屬平板，各個(gè)金屬平板的一端連接于圓柱線波導(dǎo)，環(huán)繞在圓柱線波導(dǎo)周圍，通過圓柱線波導(dǎo)來激發(fā)表面刻有凹槽的金屬平板上的表面波；各個(gè)金屬平板作為分波器的各個(gè)分支，其上的凹槽參數(shù)不同；各個(gè)工作頻段對(duì)應(yīng)的各個(gè)分支上的凹槽結(jié)構(gòu)是通過調(diào)整凹槽參數(shù)，即凹槽深度、凹槽寬度、凹槽的周期性和金屬平板的厚度，來改變金屬平板表面的色散曲線實(shí)現(xiàn)。

分波器的微波段的實(shí)現(xiàn)是用外伸的同軸線內(nèi)導(dǎo)體作為圓柱線波導(dǎo)來激發(fā)各個(gè)分支金屬平板上的表面波。

分波器的太赫茲(THz)波段的實(shí)現(xiàn)是直接用金屬圓柱線作為圓柱線波導(dǎo)來激發(fā)刻有凹槽的金屬平板的表面波。

金屬平板的材質(zhì)對(duì)分波功能影響很小，一般選擇價(jià)格便宜的金屬如鋁材、不銹鋼等。

本實(shí)用新型中支持表面波傳播的金屬光柵結(jié)構(gòu)根據(jù)工作頻段不同，可采用不同加工工藝如線切割或者光刻。微波段的圓柱線波導(dǎo)可以通過將同軸線的內(nèi)導(dǎo)體外伸來實(shí)現(xiàn)，而內(nèi)導(dǎo)體延伸的長(zhǎng)度、內(nèi)導(dǎo)體的外徑和金屬光柵的厚度等都會(huì)影響圓柱線波導(dǎo)上的場(chǎng)到金屬光柵上的場(chǎng)的耦合效率。而考慮到損耗和色散，太赫茲波段的圓柱線波導(dǎo)可直接用圓柱形金屬導(dǎo)線來實(shí)現(xiàn)，通過光導(dǎo)天線將太赫茲脈沖耦合到圓柱形金屬導(dǎo)線。

有益效果：本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型首次實(shí)現(xiàn)了基于金屬結(jié)構(gòu)的多方向分波功能。

2、本實(shí)用新型中所提出的用圓柱線波導(dǎo)激勵(lì)表面波的方法，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單有效，便于加工，適用范圍廣。

附圖說明

圖1-1為太赫茲波段實(shí)現(xiàn)實(shí)施例示意圖；

圖1-2為微波段實(shí)現(xiàn)實(shí)施例示意圖。

圖中，金屬圓柱線11、同軸線內(nèi)導(dǎo)體21、各個(gè)表面刻有凹槽的金屬平板2。

圖2是金屬光柵結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3～5是金屬光柵結(jié)構(gòu)在不同凹槽深度h、凹槽寬度w和凹槽的周期性p時(shí)的色散特性示意圖。

圖6-1、6-2和6-3是本實(shí)用新型的各分支上的電場(chǎng)功率分布圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本技術(shù)方案作進(jìn)一步說明：

一種多方向表面波分波器，包括圓柱線波導(dǎo)和多個(gè)表面刻有凹槽的金屬平板，各個(gè)金屬平板的一端連接于圓柱線波導(dǎo)，環(huán)繞在圓柱線波導(dǎo)周圍，通過圓柱線波導(dǎo)來激發(fā)表面刻有凹槽的金屬平板上的表面波；各個(gè)金屬平板作為分波器的各個(gè)分支，其上的凹槽參數(shù)不同；各個(gè)工作頻段對(duì)應(yīng)的各個(gè)分支上的凹槽結(jié)構(gòu)是通過調(diào)整凹槽參數(shù)，即凹槽深度、凹槽寬度、凹槽的周期性和金屬平板的厚度，來改變金屬平板表面的色散曲線實(shí)現(xiàn)。

參考圖1-1，分波器的太赫茲(THz)波段的實(shí)現(xiàn)是直接用金屬圓柱線作為圓柱線波導(dǎo)來激發(fā)刻有凹槽的金屬平板的表面波。

參考圖1-2，分波器的微波段的實(shí)現(xiàn)是用外伸的同軸線內(nèi)導(dǎo)體作為圓柱線波導(dǎo)來激發(fā)各個(gè)分支金屬平板上的表面波。