[實(shí)用新型]一種超寬帶人工表面等離子激元彎曲波導(dǎo)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420736683.2
• 申請(qǐng)日: 2014-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN204257794U
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高喜;周亮;曹衛(wèi)平;韓栩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01P3/123
• 分類號(hào): H01P3/123
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于人工表面等離子激元技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超寬帶人工表面等離子激元彎曲波導(dǎo)。

背景技術(shù)

人工表面等離子激元是一種被約束在人工電磁結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行傳播的電磁波模式，其本質(zhì)上是一種表面電磁波；因?yàn)楸砻娴入x子激元不受衍射極限的限制，所以可以用來(lái)構(gòu)造小型化器件，在表面波技術(shù)、集成電路領(lǐng)域以及未來(lái)的通信電路里有著重要的應(yīng)用；目前，對(duì)于人工表面等離子激元的研究?jī)H僅處在對(duì)人工表面等離子激元的特性進(jìn)行分析的階段，而系統(tǒng)完整的人工表面等離子激元波導(dǎo)，尤其是結(jié)合饋電裝置有效的激勵(lì)并實(shí)現(xiàn)人工表面等離子激元彎曲傳輸?shù)牟▽?dǎo)結(jié)構(gòu)尚未見報(bào)道，這極大了限制了人工表面等離子體(如必須將人工表面等離子激元進(jìn)行彎曲傳輸?shù)沫h(huán)境下)的應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種超寬帶人工表面等離子激元彎曲波導(dǎo)，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)人工表面等離子激元的彎曲傳輸，而且能夠有效降低介質(zhì)損耗。

為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種超寬帶人工表面等離子激元彎曲波導(dǎo)，主要由介質(zhì)基板層和金屬箔層構(gòu)成。介質(zhì)基板層和金屬箔層均為直角彎板，金屬箔層印制于介質(zhì)基板的其中一側(cè)表面上。金屬箔層的表面蝕刻有波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，且波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的走向與金屬箔層的中心線相一致。

上述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括有表面等離子激元彎曲波導(dǎo)部分、2個(gè)轉(zhuǎn)換部分和2個(gè)共面波導(dǎo)部分組成。第一共面波導(dǎo)部分經(jīng)第一轉(zhuǎn)換部分與表面等離子激元彎曲波導(dǎo)部分的一端相連，表面等離子激元彎曲波導(dǎo)部分的另一端經(jīng)第二轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)部分與第二共面波導(dǎo)部分相連。

每個(gè)共面波導(dǎo)部分均包括1條中心導(dǎo)帶和位于中心導(dǎo)帶兩側(cè)的2條不等寬度的共面槽線。中心導(dǎo)帶和2條共面槽線的走向均與金屬箔層的中心線平行，且三者均向轉(zhuǎn)換部分延伸。

每個(gè)轉(zhuǎn)換部分均包括空氣橋、圓盤巴侖、阻抗變換槽線和漸變段。空氣橋?yàn)閼铱缭?條共面槽線之上的金屬導(dǎo)帶，且空氣橋的兩端分別與第一共面槽線和第二共面槽線兩邊的金屬箔層相連接。圓盤巴侖與第一共面槽線相連。阻抗變換槽線的走向與金屬箔層的中心線平行，且阻抗變換槽線的槽線寬度由共面波導(dǎo)部分向一側(cè)表面等離子激元彎曲波導(dǎo)部分一側(cè)逐漸增加。阻抗變換槽線的一端與第二共面槽線相連接，另一端與漸變段的一端相連接。漸變段為直向延伸的雙邊梳齒狀金屬光柵結(jié)構(gòu)。漸變段的梳齒寬度相一致。漸變段的梳齒長(zhǎng)度即梳齒的凹槽深度，由共面波導(dǎo)部分向一側(cè)表面等離子激元彎曲波導(dǎo)部分一側(cè)逐漸增加。漸變段的另一端與直波導(dǎo)段相連接。

表面等離子激元彎曲波導(dǎo)部分包括彎波導(dǎo)段和2個(gè)直波導(dǎo)段。2個(gè)直波導(dǎo)段均為直向延伸的雙邊梳齒狀金屬光柵結(jié)構(gòu)，彎波導(dǎo)段為彎曲成直角的雙邊梳齒狀金屬光柵結(jié)構(gòu)，2個(gè)直波導(dǎo)段分別連接在彎波導(dǎo)段的兩端。直波導(dǎo)段和彎波導(dǎo)段的梳齒寬度相一致，梳齒長(zhǎng)度即兩梳齒的凹槽深度均相同。

上述方案中，所述第一共面槽線的寬度大于第二共面槽線的寬度。

上述方案中，所述漸變段的兩梳齒之間的距離即梳齒的凹槽周期相一致。

上述方案中，直波導(dǎo)段和彎波導(dǎo)段的兩梳齒之間的距離即梳齒的凹槽周期相一致。

上述方案中，漸變段、直波導(dǎo)段和彎波導(dǎo)段的每個(gè)梳齒的寬度均相同。

上述方案中，由共面波導(dǎo)部分一側(cè)向表面等離子激元彎曲波導(dǎo)部分一側(cè)，阻抗變換槽線的槽線寬度呈階梯式逐漸增加。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn)：

1.通過(guò)對(duì)共面波導(dǎo)部分、轉(zhuǎn)換部分和表面等離子激元彎曲波導(dǎo)部分的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得本實(shí)用新型能夠?qū)㈦姶挪ňo緊地約束在結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行傳播，從而降低了彎曲輻射損耗，在很寬的頻帶內(nèi)都實(shí)現(xiàn)了較高效率的彎曲傳輸。

2.本實(shí)用新型的整個(gè)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在介質(zhì)基板的同一側(cè)，使得本實(shí)用新型的介質(zhì)基板可以做到無(wú)限薄，并可以在柔性介質(zhì)薄膜上印制本波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，甚至可以共形到其他結(jié)構(gòu)物體上，從而有效降低電磁波在傳輸過(guò)程中介質(zhì)基板所帶來(lái)的介質(zhì)損耗。

3.本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了寬頻帶內(nèi)非對(duì)稱共面波導(dǎo)中的導(dǎo)波和人工表面等離子激元的相互轉(zhuǎn)換，并且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)和加工，頻帶寬，整個(gè)通帶內(nèi)都具有較高的傳輸效率。

4.適當(dāng)?shù)貙?duì)本實(shí)用新型進(jìn)行比例縮減，還可以使本實(shí)用新型工作于不同的頻段，如毫米波和太赫茲頻段。

附圖說(shuō)明

圖1為一種超寬帶人工表面等離子激元彎曲波導(dǎo)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中轉(zhuǎn)換部分和直波導(dǎo)段的放大示意圖；

圖3為圖1中空氣橋的立體放大示意圖；

圖4為圖1中波導(dǎo)彎曲部分的放大示意圖；