CN103531876A - 高效表面等离子基元传输线 - Google Patents

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崔铁军
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Abstract

本发明公开了一种高效表面等离子基元传输线，印制在介质基板（III）上，该传输线为左右对称、上下对称结构，其中，在传输线端口部分，两侧金属导体（I）和弧线形状的金属导体（II）相连，且位于渐变非周期金属光栅（V）和中间金属导体（IV）的上下两侧，中间金属导体（IV）、渐变非周期金属光栅（V）和主体传输部分的周期性金属光栅（VI）顺序相连成为一个整体；其中，金属导体（II）的向内边界是弧线（2），非周期的金属光栅（V）的两侧是深度逐渐加深的凹槽，周期性金属光栅（VI）表面设有深度一致的凹槽；本发明利用单周期光栅实现波的高效传播；利用共面波导的结构增加了微波电路设计的灵活性，结构简单，易于加工和集成。

Description

高效表面等离子基元传输线
技术领域
本发明涉及一种高效表面等离子基元传输线结构，具体涉及共面波导、渐变匹配非周期光栅结构和支持等离子基元周期光栅结构，属于通信、集成电路和表面波技术领域。
背景技术
人工表面等离基元不受衍射极限的限制，支持单导线对电磁波的高效传输，因而可以用于构造小型化器件，在表面技术以及集成电路等方面有重要应用。利用介质表面上设计凹槽深度变化的非周期光栅结构来实现波传播的匹配，同时利用凹槽深度不变的单周期光栅结构进行表面等离子传播，该类器件加工方便，易于集成，传输效率高。
发明内容
技术问题：本发明目的是提供一种印制在介质板上的表面等离子高效传输线，并将单导体等离子传输线与传统50欧姆双导体共面波导传输线进行匹配，以便与传统集成电路相集成。该传输线工作于微波频段。通过控制非周期金属光栅结构中凹槽深度和金属导体边界的函数来实现传输线的匹配，设计满足工作频率的表面波传输，利用单周期凹槽光栅结构传输特性来实现表面波的传输。
技术方案：本发明的基于表面等离子体的传输线，包括印制在介质板薄膜上的刻有凹槽深度不同的非周期金属光栅结构、凹槽深度不变的单周期金属光栅结构、利用凹槽深度变化的非周期光栅结构匹配由共面波导支持的导波和等离子基元之间的高效匹配，利用凹槽深度不变的单周期光栅结构实现单导线表面等离子基元高效传播。具体结构为：
该高效表面等离子基元传输线，印制在介质基板上，该传输线为左右对称、上下对称结构，其中，在传输线端口部分，两侧金属导体和弧线形状的金属导体相连，且位于渐变非周期金属光栅和中间金属导体的上下两侧，中间金属导体、渐变非周期金属光栅和主体传输部分的周期性金属光栅顺序相连成为一个整体；其中，金属导体的相内边界是弧线，非周期的金属光栅的两侧是深度逐渐加深的凹槽，周期性金属光栅表面设有深度一致的凹槽；由两侧金属导体和中间金属导体构成双导体传输线-共面波导部分；由弧线形状的金属导体和渐变非周期金属光栅构成匹配转换部分；由周期性金属光栅构成的单导线-表面等离子体基元传输线部分。
该传输线端口部分是双导线结构，支持导波模式。
该传输线主体传输部分为刻有周期槽的单导线结构，支持表面等离子体基元。
有益效果：本发明具有以下优点：
1.本发明首次利用渐变非周期光栅结构实现了由传统共面波导到由单导线光栅结构的高效匹配，实现了导波到等离子基元之间的高效转换和传输。
2.本发明的金属导体可以刻蚀在一种厚度接近零的印制在介质基板上，实现了传输线的共面传播，分别刻有深度按照一定规律变化的非周期性凹槽；另一部分金属带上刻有深度单一的周期性凹槽，尺寸小，单元结构的长度、高度远小于工作波长，印刷金属的厚度远小于工作波长，可以使得波在其表面的高效传播。
3.本发明制作简单，两个端口是传统的双导体共勉波导结构，其阻抗为50欧姆，便于与传统集成电路匹配集成。
4.本发明可通过结构参数的缩放，适用于微波、毫米波和太赫兹波段。
附图说明
图1为本发明的实施结构示意图；
图2为图1中I，II，IV，V，VI的局部放大图，图中有：凹槽深度h、周期为p，凹槽的宽度为a，
图3是本发明S参数仿真和实测曲线图。
具体实施方式
参见图1，传输线为对称结构，输入端（IN）与输入端（OUT）是阻抗为50欧姆的共面波导，可以与传统的电路相结合。该共面波导为双导体结构，包括I区和II区，两导体之间的缝隙为g。
参见图2，图中标注了可以调整的参数，包括匹配转换部分II区和V区，为双导体传输到单导体传输之间的匹配转换，非周期凹槽处每个凹槽的深度h1-h8，凹槽宽度a、凹槽周期p和金属导体边界弧线满足的函数关系y=f(x)。周期凹槽处，为支持表面等离子基元的单导体传输线，其凹槽宽度a、凹槽周期p和槽深保持一致。
参见图3，图中给出实际加工出的样品的实验与仿真结果的S参数比较。可以看出，实验结果与仿真结果一致，S21在4-8GHz能够保证在-1dB以上，S11在4-8GHz都在-10dB以下，能够实现很高的传输效率。
本发明中支持表面波传播的复合周期金属光栅结构和单周期金属光栅结构，根据工作频段不同，可采用不同加工工艺如线切割或者光刻。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种高效表面等离子基元传输线，印制在介质基板（III）上，其特征在于，该传输线为左右对称、上下对称结构，其中，两侧金属导体（I）和弧线形状的金属导体（II）相连，且位于渐变非周期金属光栅（V）和中间金属导体（IV）的上下两侧，中间金属导体（IV）、渐变非周期金属光栅（V）和周期性金属光栅（VI）顺序相连成为一个整体；其中，金属导体（II）的向内边界是弧线（2），非周期的金属光栅（V）的两侧向内是深度逐渐加深的凹槽，周期性金属光栅（VI）表面设有深度一致的凹槽；由两侧金属导体（I）和中间金属导体（IV）构成双导体传输线-共面波导部分；由弧线形状的金属导体（II）和渐变非周期金属光栅（V）构成匹配转换部分；由周期性金属光栅（VI）构成的单导线-表面等离子体基元传输线部分。
2.根据权利要求1所述的高效表面等离子基元传输线，其特征在于该传输线端口部分是双导线结构，支持导波模式。
3.根据权利要求1所述的高效表面等离子基元传输线，其特征在于该传输线主体传输部分为刻有周期槽的单导线结构，支持表面等离子体基元。
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Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103985942A (zh) * 2014-05-15 2014-08-13 南京航空航天大学 一种矩形波导到多米诺等离子波导转换器
CN103985944A (zh) * 2014-05-15 2014-08-13 南京航空航天大学 一种同轴波导到人工表面等离子波导转换器
CN104157934A (zh) * 2014-07-21 2014-11-19 南京航空航天大学 一种超宽带人工表面等离子滤波器
CN104485495A (zh) * 2014-12-19 2015-04-01 中国矿业大学 一种基于人工表面等离激元的双波段带阻滤波器
CN104577270A (zh) * 2015-01-21 2015-04-29 东南大学 一种基于频率选择表面等离激元的宽带滤波器
CN104597564A (zh) * 2015-01-16 2015-05-06 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种类表面等离子体复合型狭缝波导及其应用
CN104767009A (zh) * 2015-02-16 2015-07-08 东南大学 一种综合人工表面等离激元器件的波导和基片集成波导的滤波器
CN104852254A (zh) * 2015-04-13 2015-08-19 东南大学 一种宽带表面等离激元辐射器
CN105044046A (zh) * 2015-06-01 2015-11-11 上海理工大学 一种基于圆盘周期结构的太赫兹波有机物检测装置及方法
CN105261841A (zh) * 2015-09-16 2016-01-20 东南大学 基于准表面等离子体激元的漏波天线
CN105280996A (zh) * 2015-10-08 2016-01-27 中国矿业大学 基于复合u型槽结构的人工表面等离激元宽带带阻滤波器
CN105428774A (zh) * 2015-12-21 2016-03-23 上海理工大学 一种增加伪表面等离子体传输带宽的方法
CN105655672A (zh) * 2016-01-20 2016-06-08 东南大学 基于人工表面等离激元的带阻滤波器及其阻带引入方法
CN105811056A (zh) * 2016-04-21 2016-07-27 六盘水师范学院 一种人工等离激元型带通滤波器
CN106374175A (zh) * 2016-09-12 2017-02-01 江苏师范大学 基于人工表面等离激元和基片集成波导的混合型分波器
CN106785264A (zh) * 2017-01-04 2017-05-31 梧州学院 一种锯齿凹槽微波带通滤波器
CN107248616A (zh) * 2017-06-07 2017-10-13 东南大学 基于人工表面等离激元的同频双圆极化漏波天线
CN107425275A (zh) * 2017-07-20 2017-12-01 东南大学 一种传输线和漏波天线复用器件及其波束扫描方法
CN108336462A (zh) * 2018-03-28 2018-07-27 华南理工大学 共面波导馈电的环形表面波传输线
CN109742532A (zh) * 2019-01-30 2019-05-10 厦门大学 一种基于人工表面等离激元的对称周期沟槽漏波天线
CN109786914A (zh) * 2019-03-15 2019-05-21 电子科技大学 一种结构紧凑的x形人工表面等离子体波导
CN109860969A (zh) * 2019-03-15 2019-06-07 电子科技大学 一种基于t形人工表面等离子体结构的紧凑型波导
CN110244393A (zh) * 2019-06-17 2019-09-17 杭州光粒科技有限公司 一种制作基于超结构浮雕光栅的ar眼镜波导的方法
CN110380217A (zh) * 2019-07-26 2019-10-25 南京邮电大学 基于人工表面等离子激元的高增益端射天线
CN110444865A (zh) * 2019-08-06 2019-11-12 南京邮电大学 基于人工表面等离子激元的对数周期天线
CN111492274A (zh) * 2017-12-22 2020-08-04 迪斯帕列斯有限公司 光学波导以及衍射波导显示器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000004108A (ja) * 1998-06-15 2000-01-07 Ricoh Co Ltd コプレーナーストリップライン
US6285267B1 (en) * 1997-08-21 2001-09-04 Robert Bosch Gmbh Waveguide filter
US20050093737A1 (en) * 2003-11-05 2005-05-05 Joerg Schoebel Device and method for phase shifting
KR100734332B1 (ko) * 2006-03-23 2007-07-02 이해영 슬로우 웨이브 구조를 가지는 고주파 전송 선로 소자
CN102479990A (zh) * 2010-11-29 2012-05-30 中华大学 微带线结构
CN103346372A (zh) * 2013-06-04 2013-10-09 东南大学 一种用于微带和表面等离子激元相互转换的装置
CN203553320U (zh) * 2013-10-25 2014-04-16 东南大学 高效表面等离子基元传输线

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6285267B1 (en) * 1997-08-21 2001-09-04 Robert Bosch Gmbh Waveguide filter
JP2000004108A (ja) * 1998-06-15 2000-01-07 Ricoh Co Ltd コプレーナーストリップライン
US20050093737A1 (en) * 2003-11-05 2005-05-05 Joerg Schoebel Device and method for phase shifting
KR100734332B1 (ko) * 2006-03-23 2007-07-02 이해영 슬로우 웨이브 구조를 가지는 고주파 전송 선로 소자
CN102479990A (zh) * 2010-11-29 2012-05-30 中华大学 微带线结构
CN103346372A (zh) * 2013-06-04 2013-10-09 东南大学 一种用于微带和表面等离子激元相互转换的装置
CN203553320U (zh) * 2013-10-25 2014-04-16 东南大学 高效表面等离子基元传输线

Cited By (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103985942B (zh) * 2014-05-15 2016-03-30 南京航空航天大学 一种矩形波导到多米诺等离子波导转换器
CN103985944A (zh) * 2014-05-15 2014-08-13 南京航空航天大学 一种同轴波导到人工表面等离子波导转换器
CN103985942A (zh) * 2014-05-15 2014-08-13 南京航空航天大学 一种矩形波导到多米诺等离子波导转换器
CN103985944B (zh) * 2014-05-15 2016-04-06 南京航空航天大学 一种同轴波导到人工表面等离子波导转换器
CN104157934A (zh) * 2014-07-21 2014-11-19 南京航空航天大学 一种超宽带人工表面等离子滤波器
CN104485495A (zh) * 2014-12-19 2015-04-01 中国矿业大学 一种基于人工表面等离激元的双波段带阻滤波器
CN104485495B (zh) * 2014-12-19 2017-08-25 中国矿业大学 一种基于人工表面等离激元的双波段带阻滤波器
CN104597564A (zh) * 2015-01-16 2015-05-06 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种类表面等离子体复合型狭缝波导及其应用
CN104597564B (zh) * 2015-01-16 2018-03-30 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种类表面等离子体复合型狭缝波导及其应用
CN104577270A (zh) * 2015-01-21 2015-04-29 东南大学 一种基于频率选择表面等离激元的宽带滤波器
CN104577270B (zh) * 2015-01-21 2017-03-22 东南大学 一种基于频率选择表面等离激元的宽带滤波器
CN104767009A (zh) * 2015-02-16 2015-07-08 东南大学 一种综合人工表面等离激元器件的波导和基片集成波导的滤波器
CN104767009B (zh) * 2015-02-16 2017-12-05 东南大学 一种综合人工表面等离激元器件的波导和基片集成波导的滤波器
CN104852254B (zh) * 2015-04-13 2018-03-20 东南大学 一种宽带表面等离激元辐射器
CN104852254A (zh) * 2015-04-13 2015-08-19 东南大学 一种宽带表面等离激元辐射器
CN105044046B (zh) * 2015-06-01 2018-04-20 上海理工大学 一种基于圆盘周期结构的太赫兹波有机物检测装置及方法
CN105044046A (zh) * 2015-06-01 2015-11-11 上海理工大学 一种基于圆盘周期结构的太赫兹波有机物检测装置及方法
CN105261841A (zh) * 2015-09-16 2016-01-20 东南大学 基于准表面等离子体激元的漏波天线
CN105280996A (zh) * 2015-10-08 2016-01-27 中国矿业大学 基于复合u型槽结构的人工表面等离激元宽带带阻滤波器
CN105428774A (zh) * 2015-12-21 2016-03-23 上海理工大学 一种增加伪表面等离子体传输带宽的方法
CN105655672A (zh) * 2016-01-20 2016-06-08 东南大学 基于人工表面等离激元的带阻滤波器及其阻带引入方法
CN105655672B (zh) * 2016-01-20 2018-06-15 东南大学 基于人工表面等离激元的带阻滤波器及其阻带引入方法
CN105811056B (zh) * 2016-04-21 2019-10-29 六盘水师范学院 一种人工等离激元型带通滤波器
CN105811056A (zh) * 2016-04-21 2016-07-27 六盘水师范学院 一种人工等离激元型带通滤波器
CN106374175B (zh) * 2016-09-12 2018-11-23 江苏师范大学 基于人工表面等离激元和基片集成波导的混合型分波器
CN106374175A (zh) * 2016-09-12 2017-02-01 江苏师范大学 基于人工表面等离激元和基片集成波导的混合型分波器
CN106785264A (zh) * 2017-01-04 2017-05-31 梧州学院 一种锯齿凹槽微波带通滤波器
CN107248616A (zh) * 2017-06-07 2017-10-13 东南大学 基于人工表面等离激元的同频双圆极化漏波天线
CN107248616B (zh) * 2017-06-07 2019-05-31 东南大学 基于人工表面等离激元的同频双圆极化漏波天线
CN107425275B (zh) * 2017-07-20 2019-05-31 东南大学 一种传输线和漏波天线复用器件及其波束扫描方法
CN107425275A (zh) * 2017-07-20 2017-12-01 东南大学 一种传输线和漏波天线复用器件及其波束扫描方法
CN111492274A (zh) * 2017-12-22 2020-08-04 迪斯帕列斯有限公司 光学波导以及衍射波导显示器
CN108336462A (zh) * 2018-03-28 2018-07-27 华南理工大学 共面波导馈电的环形表面波传输线
CN108336462B (zh) * 2018-03-28 2024-04-12 华南理工大学 共面波导馈电的环形表面波传输线
CN109742532A (zh) * 2019-01-30 2019-05-10 厦门大学 一种基于人工表面等离激元的对称周期沟槽漏波天线
CN109786914A (zh) * 2019-03-15 2019-05-21 电子科技大学 一种结构紧凑的x形人工表面等离子体波导
CN109860969A (zh) * 2019-03-15 2019-06-07 电子科技大学 一种基于t形人工表面等离子体结构的紧凑型波导
CN109786914B (zh) * 2019-03-15 2021-07-06 电子科技大学 一种结构紧凑的x形人工表面等离子体波导
CN110244393A (zh) * 2019-06-17 2019-09-17 杭州光粒科技有限公司 一种制作基于超结构浮雕光栅的ar眼镜波导的方法
CN110380217A (zh) * 2019-07-26 2019-10-25 南京邮电大学 基于人工表面等离子激元的高增益端射天线
CN110444865A (zh) * 2019-08-06 2019-11-12 南京邮电大学 基于人工表面等离子激元的对数周期天线
CN110444865B (zh) * 2019-08-06 2021-10-29 南京邮电大学 基于人工表面等离子激元的对数周期天线

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