[發明專利]一種阻帶編碼可控表面等離激元傳輸線及其控制方法

在審

• 申請號: 201910049359.0
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109742499A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 馬慧鋒;王萌;孫實;汪會川;田素成;崔鐵軍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01P3/00
• 分類號: H01P3/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐紅梅

本發明一種阻帶編碼可控表面等離激元傳輸線及其控制方法，傳輸線包括介質基板、位于介質基板正面的人工表面等離激元結構和位于介質基板背面的若干射頻高阻線，人工表面等離激元結構包括第一金屬條帶、兩個過渡段和若干可編碼人工表面等離激元單元，兩個過渡段分別位于傳輸線兩端與漸變共面波導結構連接，且過渡段與第一金屬條帶連接，并對稱設置于第一金屬條帶兩邊；可編碼人工表面等離激元單元位于過渡段之間，并與介質基板背面的射頻高阻線一一對應，可編碼人工表面等離激元單元帶有變容二極管，且分別與第一金屬條帶和介質基板背面的射頻高阻線連接。本發明實現多通道射頻信號同步調制功能，最終實現多路信道信息傳輸功能。

技術領域

本發明涉及射頻傳輸線，特別是涉及一種阻帶編碼可控表面等離激元傳輸線。

背景技術

表面等離子體激元為一種表面電磁波模式，分布在金屬和介質的分界面處，將電磁能量緊密地束縛在分界面周圍很小的區域內，在光波段具有亞波長特性，可以有效地傳輸和局域光波，在光通信系統中應用廣泛。然而，在微波段金屬表現出理想電導體特性，在金屬和介質分界面不能直接支持表面等離子體激元。因此基于平面金屬開槽結構的人工表面等離激元被提出，其色散特性與表面等離子體激元保持一致，為設計平面等離子體器件提供了可能。

近來，可編程超材料和超表面在電磁波的動態操縱方面得到了很大的發展，這給單個設備提供了通過現場編程實現電開關的不同功能的可能性。在太赫茲和微波頻率上都報道了用于表面等離激元的動態操縱的一些工作，但是它們中的大多數是簡單的可調表面等離激元而不是可編程表面等離激元。例如，通過將環形諧振器靠近表面等離激元波導，環形諧振器的諧振將引入窄的阻帶，其中心頻率可以通過控制環形諧振器的諧振響應來調諧，但是環形諧振器的強共振將帶來傳輸穩定性差、阻帶窄等缺點。

發明內容

發明目的：提供一種阻帶編碼可控表面等離激元傳輸線，其阻帶數量、阻帶位置和阻帶帶寬可以通過外部直流偏壓編碼控制。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種阻帶編碼可控表面等離激元傳輸線，包括介質基板、位于介質基板正面的人工表面等離激元結構和位于介質基板背面的若干射頻高阻線，其中人工表面等離激元結構包括第一金屬條帶、兩個過渡段和若干可編碼人工表面等離激元單元，兩個過渡段分別位于傳輸線兩端與漸變共面波導結構連接，且過渡段與第一金屬條帶連接，并對稱設置于第一金屬條帶兩邊；可編碼人工表面等離激元單元位于過渡段之間，并與介質基板背面的射頻高阻線一一對應，可編碼人工表面等離激元單元帶有變容二極管，且分別與第一金屬條帶和介質基板背面的射頻高阻線連接。

可選的，可編碼人工表面等離激元單元包括一段上下帶有對稱環狀結構的金屬條帶，環狀結構包括內外嵌套的兩個反向開口的金屬環，在內外金屬環之間連接一個變容二極管，變容二極管的一個電極通過外金屬環連接在第一金屬條帶上，另一個電極通過內金屬環和金屬通孔連接在介質基板背面的射頻高阻線上。

可選的，射頻高阻線包括第二金屬條帶和串聯在第二金屬條帶上的四個高頻電感，通過加載在第一金屬條帶和射頻高阻線之間的直流電壓控制可編碼人工表面等離激元單元中的變容二極管的容值，進而控制表面等離激元傳輸線的傳輸阻帶。

可選的，可編碼人工表面等離激元單元包括三種電場模式，其中模式二的色散曲線的群速度趨于0無法傳輸，模式一和模式三被有效激發并傳輸；在模式一和模式三之間存在色散曲線間隙，因此形成了傳輸阻帶；并且，該阻帶位置由可編碼人工表面等離激元單元上附加的可變電容進行調節。

可選的，可編碼人工表面等離激元單元中的變容二極管的變容范圍為0.03pF-2.1pF。

可選的，阻帶編碼可控表面等離激元傳輸線的阻帶調節范圍為7.0GHz-9.3GHz。