[發明專利]基于人工表面等離激元傳輸線的非互易鐵氧體移相器

有效

• 申請號: 202110493863.7
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113206362B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 王作佳;閆昊;趙佳;杜劉革
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01P1/19
• 分類號: H01P1/19;H01P1/18
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 馬千會

本發明屬于通信技術領域，具體涉及一種非互易鐵氧體移相器。一種基于人工表面等離激元傳輸線的非互易鐵氧體移相器，包括：介質基板，上層金屬覆銅層，下層金屬覆銅層以及鐵氧體塊；其中上層金屬覆銅層覆于介質基板上表面，下層金屬覆銅層覆于介質基板下表面；所述鐵氧體塊放置于所述上層金屬覆銅層之上，鐵氧體塊中心與所述介質基板中心重合。本發明的非互易鐵氧體移相器具有小型化，易與傳統微帶電路集成，相移可調的優點，并且實現了微波信號前向與后向輸入時相移量不同的非互易移相。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體涉及一種非互易鐵氧體移相器。

背景技術

鐵氧體移相器為微波通信器件，通過改變鐵氧體的偏置磁場可以提供可變的相移。鐵氧體移相器因其相移量大,插入損耗小等優點被廣泛應用于相控陣雷達中。然而隨著微波組件小型化,集成化的發展趨勢,鐵氧體移相器的體積已成為制約其發展的關鍵問題。

非互易性是微波技術中的用語，指電磁波在某物體中沿相反的兩個方向傳輸會呈現不同的電磁損耗、相移等特性，把這一種現象稱為非互易性。非互易移相器即可以實現前向和后向輸入時，實現不同相移量的微波功能器件。

表面等離激元存在于遠紅外以上的頻段，在金屬與電介質分界面，表面電荷在與其共振頻率相同的電磁場作用下發生集體振蕩，顯現出獨特的電磁特性：沿著分界面導行的表面等離激元波可以將電磁能量束縛在很小的亞波長范圍內進行傳播；而在垂直于分界面的方向， 電磁場能量呈指數衰減。獨特的傳播特性使其成為實現小型化、高集成電路的重要希望。

發明內容

為了彌補現有的鐵氧體移相器存在不足和缺陷，本發明提供了一種基于人工表面等離激元傳輸線的非互易鐵氧體移相器，具有低損耗、對信號高束縛的優點，并且實現了微波信號前向與后向輸入時相移量不同的非互易移相，同時解決了鐵氧體移相器尺寸大、難以集成的問題。

本發明解決其技術問題采用的技術方案如下：一種基于人工表面等離激元傳輸線的非互易鐵氧體移相器，包括：介質基板，上層金屬覆銅層，下層金屬覆銅層以及鐵氧體塊；其中上層金屬覆銅層覆于介質基板上表面，下層金屬覆銅層覆于介質基板下表面；鐵氧體塊放置于上層金屬覆銅層之上，鐵氧體塊中心與介質基板中心重合。

作為本發明的一種優選方式，所述的上層金屬覆銅層包括依次相連的微帶線輸入/輸出結構、微帶線/人工表面等離激元傳輸線耦合結構、凹槽深度漸變的過渡結構以及人工表面等離激元傳輸線結構；所述上層金屬覆銅層為軸對稱結構。

進一步優選地，所述的下層金屬覆銅層包括依次連接的微帶線輸入/輸出結構、凹槽深度漸變的過渡結構以及人工表面等離激元傳輸線結構；所述下層金屬覆銅層為軸對稱結構。

進一步優選地，所述的人工表面等離激元傳輸線結構為周期性凹槽金屬線，單元結構為凹形開口正方形結構。

進一步優選地，所述下層金屬覆銅層的人工表面等離激元傳輸線結構的凹槽開口方向與上層金屬覆銅層的人工表面等離激元傳輸線結構凹槽開口方向相反。

進一步優選地，所述微帶線/人工表面等離激元傳輸線耦合結構為等腰梯形。

進一步優選地，所述過渡結構為凹槽深度等差漸變的金屬線，從微帶線端到人工等離激元傳輸線端凹槽深度由淺至深。

進一步優選地，所述鐵氧體塊材料為釔鐵石榴石鐵氧體YIG。

與現有技術相比，本發明基于人工表面等離激元傳輸線的非互易鐵氧體移相器，具有的有益效果為：