[發(fā)明專利]一種基于寬帶慢波系統(tǒng)的多路分波器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410492509.2
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN104269595A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周永金
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: H01P1/213
• 分類號: H01P1/213
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于寬帶慢波系統(tǒng)的多路分波器，該多路分波器可用于通信領(lǐng)域，以實現(xiàn)微波段、毫米波段或太赫茲波段的分波功能。?

背景技術(shù)

表面等離激元是束縛于金屬與介質(zhì)表面的電磁波，不受光學(xué)衍射極限的限制，因而可用于構(gòu)造緊湊小型化元件，在表面或界面技術(shù)及數(shù)據(jù)存儲等方面具有重要應(yīng)用，已形成表面等離子學(xué)。通過在理想導(dǎo)體表面加工周期微結(jié)構(gòu)（其特征尺寸遠小于波長）形成的人工電磁結(jié)構(gòu)能夠支持仿表面等離激元的傳播。利用人工電磁結(jié)構(gòu)能夠更方便地操縱電磁波的傳播，實現(xiàn)多種新型功能器件。目前已提出的基于漸變金屬凹槽結(jié)構(gòu)的寬帶慢波系統(tǒng)還存在以下不足：1.還沒有可以簡單有效地釋放被束縛電磁波的方法，前人提出過可以在金屬凹槽中充填對溫度敏感的介質(zhì)材料，通過溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)的介電常數(shù)來改變慢波結(jié)構(gòu)的色散關(guān)系，從而釋放被束縛電磁波。不過該方法實現(xiàn)復(fù)雜而且精度難以控制；2.已提出的結(jié)構(gòu)是純金屬結(jié)構(gòu)，且金屬的厚度一般近似為無限大，這樣不利于與其它平面有源器件集成。本發(fā)明提出一種便于與平面有源器件集成的MIM光柵結(jié)構(gòu)寬帶慢波系統(tǒng)，并提出一種簡單有效的方式來釋放被束縛的電磁波，從而實現(xiàn)一種多路分波器。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種基于寬帶慢波系統(tǒng)的多路分波器，實現(xiàn)多路分波。為達到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是：本發(fā)明提出的基于MIM光柵結(jié)構(gòu)的寬帶慢波系統(tǒng)是由介質(zhì)板上非常薄的MIM光柵結(jié)構(gòu)組成，該MIM光柵結(jié)構(gòu)由內(nèi)側(cè)刻蝕周期矩形或者梯形等凹槽的兩個金屬光柵結(jié)構(gòu)和絕緣體組成，金屬光柵結(jié)構(gòu)厚度很小（小于百分之一工作波長），金屬光柵結(jié)構(gòu)中的凹槽深度、寬度和/或周期等幾何參數(shù)漸變，絕緣體可以是空氣或其他絕緣介質(zhì)，很薄的MIM光柵結(jié)構(gòu)的功能是使不同頻率的電磁波束縛在的不同位置的凹槽中，在凹槽末端引入不同長度的短截線分支結(jié)構(gòu)，該分支結(jié)構(gòu)由介質(zhì)板內(nèi)側(cè)無凹槽的兩片金屬和絕緣體組成，其長度（從凹槽末端開始計算）應(yīng)為該分支波導(dǎo)波長λ_g的四分之一的奇數(shù)倍，這種特定長度分支結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑹`于凹槽中的電磁波引導(dǎo)出來，在不同位置凹槽末端引入不同長度分支結(jié)構(gòu)，就可以將束縛于不同位置處的不同頻率電磁波釋放出來并使其分別沿著不同的短截線分支傳播，從而實現(xiàn)多路分波的功能。為增加各短截線分支間的隔離度，可在短截線分支的前端引入濾波器，該濾波器由深和淺一對凹槽復(fù)合組成，通過調(diào)節(jié)深淺凹槽的深度、單元數(shù)目等可以調(diào)節(jié)濾波器的帶阻特性，從而為高頻分支結(jié)構(gòu)將不需要的低頻頻率分量濾除，改善各分支間的隔離度。該多路分波器可工作于微波段、毫米波段和太赫茲波段。?

根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：?

一種基于寬帶慢波系統(tǒng)的多路分波器，包括介質(zhì)板及其上薄的金屬-絕緣體-金屬MIM光柵結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述MIM光柵結(jié)構(gòu)由內(nèi)側(cè)刻蝕周期矩形或者梯形凹槽的兩個金屬光柵結(jié)構(gòu)和絕緣體組成，金屬光柵結(jié)構(gòu)厚度小于百分之一工作波長，金屬光柵結(jié)構(gòu)中的所述凹槽的形狀是：一條橫向長直凹槽與多條垂直等距分布的長度逐漸變化的縱向短直凹槽垂直相交構(gòu)成，凹槽深度、寬度和周期等幾何參數(shù)漸變，絕所述緣體是空氣或其他絕緣介質(zhì)；MIM光柵結(jié)構(gòu)的功能是使不同頻率的電磁波束縛在的不同位置的凹槽中，MIM光柵結(jié)構(gòu)置于介質(zhì)板上便于與有源器件集成。

???????在若干所述縱向短直凹槽末端引入不同長度的短截線分支結(jié)構(gòu)，該分支結(jié)構(gòu)由介質(zhì)板延伸出凸極中間刻蝕縱向短直凹槽的延長槽而形成兩片金屬和延長槽中的絕緣體組成，其長度（L₁、L₂、L₃、L₄）從凹槽末端開始計算應(yīng)為該分支波導(dǎo)波長λ_g的四分之一的奇數(shù)倍。這種特定長度分支結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑹`于凹槽中的電磁波引導(dǎo)出來，在不同位置縱向短直凹槽末端引入不同長度分支結(jié)構(gòu)，就可以將束縛于不同位置處的不同頻率電磁波釋放出來并使其分別沿著不同的短截線分支傳播，從而實現(xiàn)多路分波的功能，使用介質(zhì)板背面的微帶線作為激勵源來激發(fā)MIM光柵結(jié)構(gòu)中的表面電磁波。?

???????為增加各短截線分支間的隔離度，可在所述短截線分支延長槽的前端引入濾波器，該濾波器由深和淺一對與所述延長槽垂直相交的凹槽復(fù)合組成，通過調(diào)節(jié)深淺凹槽的深度、單元數(shù)目可調(diào)節(jié)濾波器的帶阻特性，從而為高頻分支結(jié)構(gòu)將不需要的低頻頻率分量濾除。?

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著技術(shù)進步：?