CN111326840A - 自封装基片集成的领结胞元人工表面等离子体激元传输线 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种自封装基片集成的领结胞元人工表面等离子体激元传输线，该传输线包括：第一介质板、第二介质板、第三介质板、第四介质板以及第五介质板，第二介质板具有第一盲槽，第三介质板具有第三盲槽，第一介质板的金属层、第二介质板的金属层、第三介质板的上表面的接地板、第三介质板的下表面的金属层、第四介质板的金属层以及第五介质板的金属层均为电线接地端，各个电线接地端通过贯穿第一介质板、第二介质板、第三介质板、第四介质板以及第五介质板的金属通孔相连，采用本发明实施例的技术方案，通过第一盲槽、第三盲槽以及金属通孔形成的电磁屏蔽空间，降低信号传输过程中的信号损耗，减少信号传输过程中向外辐射的信号。

Description

自封装基片集成的领结胞元人工表面等离子体激元传输线

技术领域

本发明涉及微波传输技术领域，特别是涉及一种自封装基片集成的领结胞元人工表面等离子体激元传输线。

背景技术

目前，在使用各类微波器件时，需要使用传输线来进行信号传输，以便满足人们对各类微波器件的特殊要求。现有的传输线一般具有一个相对较宽的频带范围内，可以降低传输线的损耗；然而，这对于频率较高的微波信号来说，难以达到预期的低损耗要求。此外，在一些应用场合使用传输线时，传输线还需要具有一些其他的功能，例如，高频抑制功能和低辐射功能。

现有的传输线主要有两种，第一种传输线为：在传统的波导悬浮线(TraditionalWaveguide Suspended Line)的四周包围金属盒子，由于该波导悬浮线的四周包围金属盒子，可以减少信号传输过程中的信号损耗，降低信号传输过程中的外界高频信号的影响，以及降低信号传输过程中的信号向外界的辐射，提高了传输信号的保密性，因此，具有低损耗以及低辐射等优点。第二种传输线为人工表面等离子体激元传输线(Spoof SurfacePlasmon Polaritons，SSPP)，其具有抑制高频信号功能，可以在信号传输过程中减少外界带来的高频噪声或干扰信号。

但是，第一种传输线所使用的金属盒子的体积和重量较大、加工成本较高，在实际应用中还需要对其进行机械安装，导致其集成度较差，使得该传输线在加工以及测试时都变得非常复杂，并且也不具有高频抑制功能；在使用第二种传输线时，在信号传输过程中信号泄露较多，以及向外辐射的信号也很多，不具有低损耗以及低辐射功能。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种自封装基片集成的领结胞元人工表面等离子体激元传输线，以提供一种兼具高集成度、低损耗、高频抑制和低辐射功能的传输线。具体技术方案如下：

本发明实施例提供了一种自封装基片集成的领结胞元人工表面等离子体激元传输线，包括：自上而下依次设置的第一介质板、第二介质板、第三介质板、第四介质板以及第五介质板，其中：

所述第一介质板的上表层和下表层均为金属层；

所述第二介质板的上表层和下表层均为两个互不接触的、且沿着所述第二介质板的长度方向的中心线对称的金属层，所述第二介质板的中心具有第一盲槽；

所述第三介质板的上表层和下表层均为两个互不接触的、且沿着所述第三介质板的长度方向的中心线对称的金属层，所述第三介质板还包括位于所述第三介质板的上表层与下表层之间的中间层，所述中间层上布设有信号线，所述信号线沿着所述第三介质板的长度方向布设在第三介质板的中间层的中央，从所述信号线的一端到另一端，所述信号线依次具有第一背衬导体共面波导(Conductor Backed Coplanar Waveguide，CBCPW)段、第一带状线段、第一悬浮共面波导段、人工表面等离子体激元段、第二悬浮共面波导段、第二带状线段以及第二背衬导体共面波导段，所述第三介质板的上表层和下表层的中心均具有第二盲槽；

所述第四介质板的上表层和下表层均为两个互不接触的、且沿着所述第四介质板的长度方向的中心线对称的金属层，所述第四介质板的中心具有第三盲槽；

所述第五介质板的上表层和下表层均为金属层；

所述第一介质板的金属层、所述第二介质板的金属层、所述第三介质板的金属层、所述第四介质板的金属层以及所述第五介质板的金属层均为电线接地端，所述各个电线接地端通过贯穿所述第一介质板、所述第二介质板、所述第三介质板、所述第四介质板以及所述第五介质板的金属通孔相连。

进一步的，所述第一介质板的两端均具有第四盲槽，所述第二介质板的两端均具有第五盲槽，所述第四盲槽以及所述第五盲槽构成的两个裸露空间使得所述第三介质板的上表层的金属层的两端以及所述信号线的两端裸露。

进一步的，还包括输入端口和输出端口，所述输入端口和输出端口分别位于所述两个裸露空间内；其中：

所述输入端口具有两个接地端和信号端，所述输入端口的信号端与所述第一背衬导体共面波导段焊接，所述输入端口的两个接地端分别与位于所述第一背衬导体共面波导段两侧的第三介质板的上表层的金属层的端部焊接、且与第五介质板的下表层焊接；所述输出端口具有两个接地端和信号端，所述输出端口的信号端与所述第二背衬导体共面波导段焊接，所述输出端口的两个接地端分别与位于所述第二背衬导体共面波导段两侧的第三介质板的上表层的金属层的端部焊接、且与第五介质板的下表层焊接。

进一步的，所述金属通孔包括第一金属通孔，所述第一金属通孔贯穿设置在所述第一介质板、所述第二介质板、所述第三介质板、所述第四介质板以及所述第五介质板的四周，所述第一金属通孔安装有螺栓。

进一步的，所述金属通孔包括第二金属通孔，所述第二金属通孔贯穿设置在所述第一介质板、所述第二介质板、所述第三介质板、所述第四介质板以及所述第五介质板的两端。

进一步的，所述金属通孔包括第三金属通孔，所述第三金属通孔均贯穿设置在所述第三介质板、所述第四介质板以及所述第五介质板上、且布设在位于所述第一背衬导体共面波导段以及所述第二背衬导体共面波导段的两侧的第三介质板的上表层的金属层所在的区域。

进一步的，所述第一盲槽、所述第二盲槽以及所述第三盲槽均为方形孔，所述第一盲槽、所述第二盲槽以及所述第三盲槽之间对齐。

进一步的，所述第三介质板的上表层的第二盲槽为四个内角具有椭圆过渡曲线段的方形孔。

进一步的，所述第一介质板还包括位于所述第一介质板的上表层和下表层之间的中间层，所述第一介质板的中间层的厚度为0.6mm；

所述第二介质板还包括位于所述第二介质板的上表层和下表层之间的中间层，所述第二介质板的中间层的厚度为1.6mm；

所述第三介质板的中间层的厚度为0.508mm；

所述第四介质板还包括位于所述第四介质板的上表层和下表层之间的中间层，所述第四介质板的中间层的厚度为1.6mm；

所述第五介质板还包括位于所述第五介质板的上表层和下表层之间的中间层，所述第五介质板的中间层的厚度为0.6mm。

进一步的，所述第一介质板的金属层、所述第二介质板的金属层、所述第三介质板的金属层以及信号线、所述第四介质板的金属层以及所述第五介质板的金属层的厚度均为0.035mm。

本发明实施例有益效果：

本发明实施例提供的自封装基片集成的领结胞元人工表面等离子体激元传输线，可以包括：自上而下依次设置的第一介质板、第二介质板、第三介质板、第四介质板以及第五介质板，其中：第一介质板的上表层和下表层均为金属层；第二介质板的上表层和下表层均为两个互不接触的、且沿着第二介质板的长度方向的中心线对称的金属层，第二介质板的中心具有第一盲槽；第三介质板的上表层和下表层均为两个互不接触的、且沿着所述第三介质板的长度方向的中心线对称的金属层，第三介质板还包括位于第三介质板的上表层与下表层之间的中间层，中间层上布设有信号线，信号线沿着第三介质板的长度方向布设在第三介质板的中间层的中央，从信号线的一端到另一端，信号线依次具有第一背衬导体共面波导段、第一带状线段、第一悬浮共面波导段、人工表面等离子体激元段、第二悬浮共面波导段、第二带状线段以及第二背衬导体共面波导段，第三介质板的上表层和下表层的中心均具有第二盲槽；第四介质板的上表层和下表层均为两个互不接触的、且沿着第四介质板的长度方向的中心线对称的金属层，第四介质板的中心具有第三盲槽；第五介质板的上表层和下表层均为金属层；第一介质板的金属层、第二介质板的金属层、第三介质板的上表面的接地板、第三介质板的下表面的金属层、第四介质板的金属层以及第五介质板的金属层均为电线接地端，各个电线接地端通过贯穿第一介质板、第二介质板、第三介质板、第四介质板以及第五介质板的金属通孔相连。采用本发明实施例提供的技术方案，可以通过第一盲槽、第三盲槽以及金属通孔形成的电磁屏蔽空间，可以降低信号传输过程中的信号损耗，减少了信号传输过程中向外辐射的信号，通过信号线中的人工表面等离子体激元段可以实现信号传输过程中的高频抑制性能，并且，采用的第一介质板、第二介质板、第三介质板、第四介质板以及第五介质板可以通过压合的方式进行固定，具有高集成度等优点。

当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种自封装基片集成的领结胞元人工表面等离子体激元传输线的分解示意图；

图2为本发明实施例提供的一种自封装基片集成的领结胞元人工表面等离子体激元传输线中的金属层的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种自封装基片集成的领结胞元人工表面等离子体激元传输线的2D俯瞰图；

图4为本发明实施例提供的一种自封装基片集成的领结胞元人工表面等离子体激元传输线中的第一背衬导体共面波导段、第一带状线段与第一悬浮共面波导段的2D俯瞰图；

图5为本发明实施例提供的一种自封装基片集成的领结胞元人工表面等离子体激元传输线中的信号线的领结胞元的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种传统的领结胞元SSPP传输线在传输不同频率的信号时的能量损耗图；

图7为本发明实施例提供的一种自封装基片集成的领结胞元人工表面等离子体激元传输线在传输不同频率的信号时的能量损耗图；

图8为本发明实施例提供的一种传统的领结胞元SSPP传输线在传输不同频率的信号时的功率损耗图以及本发明传输线在传输不同频率的信号时的功率损耗图；

图9为本发明实施例提供的一种传统的领结胞元SSPP传输线的辐射电场的俯视图；

图10为本发明实施例提供的一种传统的领结胞元SSPP传输线的辐射电场的侧视图；

图11为本发明实施例提供的一种自封装基片集成的领结胞元人工表面等离子体激元传输线的辐射电场的俯视图；

图12为本发明实施例提供的一种自封装基片集成的领结胞元人工表面等离子体激元传输线的辐射电场的侧视图；

图13为本发明实施例提供的一种在传输线上方2.2mm处的水平方向的辐射场强的坐标示意图；

图14为本发明实施例提供的一种在传输线上方2.2mm处的垂直方向的辐射场强的坐标示意图；

图15为本发明实施例提供的一种自封装基片集成的领结胞元人工表面等离子体激元传输线中的单个胞元的色散曲线示意图；

图16为本发明实施例提供的一种自封装基片集成的领结胞元人工表面等离子体激元传输线在传输不同频率的信号时的另一种能量损耗图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种自封装基片集成的领结胞元人工表面等离子体激元传输线，如图1-3所示，具体可以包括：自上而下依次设置的第一介质板1、第二介质板2、第三介质板3、第四介质板4以及第五介质板5，其中：

第一介质板1的上表层和下表层均为金属层；

第二介质板2的上表层和下表层均为两个互不接触的、且沿着第二介质板的长度方向的中心线对称的金属层，第二介质板2的中心具有第一盲槽203；

第三介质板3的上表层和下表层均为两个互不接触的、且沿着第三介质板的长度方向的中心线对称的金属层，第三介质板3还包括位于第三介质板3的上表层与下表层之间的中间层，中间层上布设有信号线303，信号线303沿着第三介质板3的长度方向布设在第三介质板3的中间层的中央，从信号线303的一端到另一端，信号线303依次具有第一背衬导体共面波导段3031、第一带状线段3032、第一悬浮共面波导段3033、人工表面等离子体激元段3034、第二悬浮共面波导段3035、第二带状线段3036以及第二背衬导体共面波导段3037，第三介质板3的上表层和下表层的中心均具有第二盲槽304；

第四介质板4的上表层和下表层均为两个互不接触的、且沿着第四介质板4的长度方向的中心线对称的金属层，第四介质板4的中心具有第三盲槽403；

第五介质板5的上表层和下表层均为金属层；

第一介质板1的金属层、第二介质板2的金属层、第三介质板3的金属层、第四介质板4的金属层以及第五介质板5的金属层均为电线接地端，各个电线接地端通过贯穿第一介质板1、第二介质板2、第三介质板3、第四介质板4以及第五介质板5的金属通孔6相连。

采用本发明实施例提供的上述传输线，由于第二介质板2具有第一盲槽203、以及第四介质板4具有第三盲槽403，构成了空气腔结构，并且结合金属通孔6形成了电磁屏蔽空间，可以降低信号传输过程中的信号损耗，减少了信号传输过程中向外辐射的信号，通过信号线303中的人工表面等离子体激元段可以实现信号传输过程中的高频抑制性能，并且，采用的第一介质板1、第二介质板2、第三介质板3、第四介质板4以及第五介质板5可以通过压合的方式进行固定，具有高集成度等优点。

其中，信号线303相对信号线303的中点对称布设，信号线303的第一背衬导体共面波导段3031、第一带状线段3032、第一悬浮共面波导段3033、人工表面等离子体激元段3034、第二悬浮共面波导段3035、第二带状线段3036以及第二背衬导体共面波导段3037中的相邻的两段可以通过梯形的过渡传输单元用于辅助阻抗匹配，以实现信号的高效率传输。

具体的，参见图2，将第一介质板1的上表层记为第一金属层101，将第一介质板1的下表层记为第二金属层102，将第二介质板2的上表层记为第三金属层201，第三金属层201包括第一半金属层2011和第二半金属层2012，第一半金属层2011和第二半金属层2012为两个互不接触的、且沿着第二介质板2的长度方向的中心线对称的金属层；将第二介质板2的下表层记为第四金属层202，第四金属层202包括第三半金属层2021和第四半金属层2022，第三半金属层2021和第四半金属层2022为两个互不接触的、且沿着第二介质板2的长度方向的中心线对称的金属层；将第三介质板3的上表层记为第五金属层301，第五金属层301包括第五半金属层3011和第六半金属层3012，第五半金属层3011和第六半金属层3012为两个互不接触的、且沿着第三介质板3的长度方向的中心线对称的金属层；将第三介质板3的下表层记为第六金属层302，第六金属层302包括第七半金属层3021和第八半金属层3022，第七半金属层3021和第八半金属层3022为两个互不接触的、且沿着第三介质板3的长度方向的中心线对称的金属层；将第四介质板4的上表层记为第七金属层401，第七金属层401包括第九半金属层4011和第十半金属层4012，第九半金属层4011和第十半金属层4012为两个互不接触的、且沿着第四介质板4的长度方向的中心线对称的金属层；将第四介质板4的下表层记为第八金属层402，第八金属层402包括第十一半金属层4021和第十二半金属层4022，第十一半金属层4021和第十二半金属层4022为两个互不接触的、且沿着第四介质板4的长度方向的中心线对称的金属层；将第五介质板5的上表层记为第九金属层501，将第五介质板5的下表层记为第十金属层502。

具体的，第一介质板1、第二介质板2、第三介质板3、第四介质板4以及第五介质板5可以为左右对称的结构；其中，信号线303可以位于第三介质板3的上表层的两个金属层之间。

进一步的，上述传输线的结构可以为一个底面长度为176.88mm，底面宽度为70.45mm的长方体，其中，根据实际的使用需求，上述传输线的结构可以为一个底面为其他尺寸的长方体，本发明实施例在此不作限制。

第一介质板1还包括位于第一介质板1的上表层和下表层之间的中间层，第一介质板1的中间层的厚度为0.6mm；其中，根据实际的使用需求，第一介质板1的中间层的厚度也可以调整为其他尺寸，本发明实施例在此不作限制。

第二介质板2还包括位于第二介质板2的上表层和下表层之间的中间层，第二介质板2的中间层的厚度为1.6mm；其中，根据实际的使用需求，第二介质板2的中间层的厚度也可以调整为其他尺寸，本发明实施例在此不作限制。

第三介质板3的中间层的厚度为0.508mm；其中，根据实际的使用需求，第三介质板3的中间层的厚度也可以调整为其他尺寸，本发明实施例在此不作限制。

第四介质板4还包括位于第四介质板4的上表层和下表层之间的中间层，第四介质板4的中间层的厚度为1.6mm；其中，根据实际的使用需求，第四介质板4的中间层的厚度也可以调整为其他尺寸，本发明实施例在此不作限制。

第五介质板5还包括位于第五介质板5的上表层和下表层之间的中间层，第五介质板5的中间层的厚度为0.6mm；其中，根据实际的使用需求，第五介质板5的中间层的厚度也可以调整为其他尺寸，本发明实施例在此不作限制。

具体的，第一介质板1的金属层、第二介质板2的金属层、第三介质板3的金属层以及信号线303、第四介质板4的金属层以及第五介质板5的金属层的厚度均为0.035mm；根据实际的使用需求，第一介质板1的金属层、第二介质板2的金属层、第三介质板3的金属层以及信号线303、第四介质板4的金属层以及第五介质板5的金属层的厚度也可以调整为其他尺寸，本发明实施例在此不作限制。

具体的，第一介质板1的中间层、第二介质板2的中间层、第四介质板4的中间层以及第五介质板5的中间层可以采用FR-4材料，第三介质板3的中间层可以采用Rogers5880材料。

进一步的，第一介质板1的两端均具有第四盲槽103，第二介质板2的两端均具有第五盲槽204，第四盲槽103以及第五盲槽204构成的两个裸露空间使得第三介质板3的上表层的金属层的两端以及信号线303的两端裸露，以便安装SMA接头(Small A Type)测试使用。

具体的，传输线还包括输入端口和输出端口，输入端口和输出端口分别位于两个裸露空间内；其中：

输入端口具有两个接地端和信号端，输入端口的信号端与第一背衬导体共面波导段3031焊接，输入端口的两个接地端分别与位于第一背衬导体共面波导段3031两侧的第三介质板3的上表层的金属层的端部焊接、且与第五介质板5的下表层焊接；

输出端口具有两个接地端和信号端，输出端口的信号端与第二背衬导体共面波导段3037焊接，输出端口的两个接地端分别与位于第二背衬导体共面波导段3037两侧的第三介质板3的上表层的金属层的端部焊接、且与第五介质板5的下表面焊接。

在使用时，可以通过输入端口直接获取待传输信号，经过信号线303，通过输出端口传输至预设的装置。

具体的，第一盲槽203、第二盲槽304以及第三盲槽403均为方形孔，第一盲槽203、第二盲槽304以及第三盲槽403之间对齐。

进一步的，第三介质板3的上表层的第二盲槽304可以为四个内角具有椭圆过渡曲线段的方形孔。

具体的，椭圆过渡曲线段所在的椭圆的长轴与第三介质板3的上表层的第二盲槽304的长边重合，椭圆过渡曲线段所在的椭圆的短轴与第三介质板3的上表层的第二盲槽304的短边重合。

进一步的，金属通孔6包括第一金属通孔601，第一金属通孔601贯穿设置在第一介质板1、第二介质板2、第三介质板3、第四介质板4以及第五介质板5的四周，第一金属通孔601安装有螺栓，有利于对传输线的各介质板进行压合。

具体的，参见图3，第三介质板3上的第一金属通孔601可以沿着第三介质板3的上表层的第二盲槽304的四周布设，第一介质板1、第二介质板2、第四介质板4以及第五介质板5上的第一金属通孔601与第三介质板3上的第一金属通孔601可以对齐，第一金属通孔601的半径可以为1.6mm。

进一步的，金属通孔6包括第二金属通孔602，第二金属通孔602贯穿设置在第一介质板1、第二介质板2、第三介质板3、第四介质板4以及第五介质板5的两端。

具体的，第三介质板3的一端的第二金属通孔602按照第一直线方向排列，并且该第一直线方向上具有第一带状线段3032所在的点；第三介质板3的另一端的第二金属通孔602按照第二直线方向排列，并且该第二直线方向上具有第二带状线段3036所在的点；第一介质板1、第二介质板2、第四介质板4以及第五介质板5上的第二金属通孔602与第三介质板3上的第二金属通孔602对齐；第二金属通孔602的半径可以为0.5mm。

进一步的，金属通孔6包括第三金属通孔603，第三金属通孔603均贯穿设置在第三介质板3、第四介质板4以及第五介质板5上、且布设在位于第一背衬导体共面波导段3031、第一带状线段3032、第二带状线段3036以及第二背衬导体共面波导段3037的两侧的第三介质板3的上表层的金属层所在的区域；第三金属通孔603的半径可以为0.2mm。

在一种具体的实施例中，如图3-5所示，其中，图中的a为上述椭圆过渡曲线段的短半轴，图中的b为上述椭圆过渡曲线段的长半轴，图中的x_a为第二盲槽304的长边的长度，图中的x_b为第二盲槽304的短边的长度；图中的参数具体如下：w1＝2.161mm，s1＝0.391mm，lt1＝1.2mm，lt2＝0.97mm，w2＝1.022mm，lt3＝0.97mm，lt4＝2.1mm，w3＝3.2mm，l3＝12mm，s3＝0.231mm，w4＝3.6mm，l4＝42mm，w5＝2.654mm，l5＝4mm，d＝6mm，c1＝2mm，c2＝4mm，a＝18.225mm，b＝37mm，x_a＝148.2mm，x_b＝40.112mm。

通过仿真软件HFSS(高频结构仿真，High Frequency Structure Simulator)对本发明实施例提供的上述传输线进行测试，以获取其性能。

如图6所示，图6中的S₁₁表示传统的领结胞元SSPP传输线在传输不同频率的信号时的回波损耗，图6中的S₂₁表示传统的领结胞元SSPP传输线在传输不同频率的信号时的插入损耗，图6中的横坐标表示传输信号的频率(Frequency)，图6中的纵坐标表示损耗的散射参数(Scattering Parameters)；由图6可知，传统的领结胞元SSPP传输线在传输频率为0-4GHz之间的信号时的插入损耗高于2dB，传统的领结胞元SSPP传输线在传输频率为4-9GHz之间的信号时的插入损耗平均在1.5dB左右。如图7所示，图7中的S₁₁表示本发明传输线在传输不同频率的信号时的回波损耗，图7中的S₂₁表示本发明传输线在传输不同频率的信号时的插入损耗，图7中的横坐标表示传输信号的频率，图7中的纵坐标表示损耗的散射参数，由图7可知，本发明传输线在传输频率为8GHz以下的信号时的插入损耗均小于1dB，本发明传输线在传输全频带内的信号时的插入损耗均小于2dB，相较于传统的SSPP传输线，插入损耗整体降低了0.5dB-1dB。

参见图8，图8中的SPSIAF-SSPPL(新型内在低损耗且深上频抑制的自封装基片集成空气填充人工表面等离子体激元传输线，A New Self-Packaged Substrate IntegratedAir-Filled Spoof Surface Plasmon Polaritons Line with Inherent Low Loss andDeep Upper-Frequency Suppression)所标示的曲线为在本发明传输线在传输不同频率的信号时的功率损耗示意图，图8中的SSPP所标示的曲线为传统的领结胞元SSPP传输线在传输不同频率的信号时的功率损耗示意图；具体的，根据公式Losses＝1-|S₁₁|²-|S₂₁|²，可以分别计算出传统的领结胞元SSPP传输线以及本发明传输线的功率损耗，其中，Losses表示功率损耗，相较于传统的领结胞元SSPP传输线，本发明传输线的功率损耗明显改善，减少了信号传输过程中的信号损耗；其中，主要是通过上述的电磁屏蔽空间的电磁屏蔽作用，减小自由空间损耗来实现的。

图9提供了一种传统的领结胞元SSPP传输线的辐射电场的俯视图，图10提供了一种传统的领结胞元SSPP传输线的辐射电场的侧视图；图11提供了一种本发明传输线的辐射电场的俯视图，图12提供了一种本发明传输线的辐射电场的侧视图；结合图9、图10、图11以及图12，我们可以发现，相比于传统的领结胞元SSPP传输线，本发明传输线的辐射电场束缚在上述的电磁屏蔽空间内，可以降低传输信号过程中向外界的辐射。

图13提供了一种在传输线上方2.2mm处的水平方向的辐射场强的坐标示意图，该水平方向为传输线上方2.2mm处的水平面上与传输方向一致的方向，图14提供了一种在传输线上方2.2mm处的垂直方向的辐射场强的坐标示意图，该垂直方向为传输线上方2.2mm处的水平面上与水平方向垂直且垂点为传输线正中心的方向；图13中的SSPP所标示的曲线为在传统的领结胞元SSPP传输线上方2.2mm处的水平方向的辐射场强的坐标示意图，图13中的SPSIAF-SSPPL所标示的曲线为在本发明传输线上方2.2mm处的水平方向的辐射场强的坐标示意图，图14中的SSPP所标示的曲线为在传统的领结胞元SSPP传输线上方2.2mm处的垂直方向的辐射场强的坐标示意图，图14中的SPSIAF-SSPPL所标示的曲线为在本发明传输线上方2.2mm处的垂直方向的辐射场强的坐标示意图；图13的横坐标表示水平方向的归一化距离(Normalized Distance)，即对水平方向的距离进行归一化处理后的距离，水平方向的距离为位于传输线正中心0-148.2mm范围内；图13的纵坐标表示水平方向的辐射场强(Horizontal NearE Total)，单位为V/m；图14的横坐标表示垂直方向的归一化距离，即对垂直方向的距离进行归一化处理后的距离，垂直方向的距离为位于距离传输线正中心0-40mm范围内；图14的纵坐标表示垂直方向的辐射场强(Vertical NearE Total)，单位为V/m；对于本发明传输线来说，由于所传输的信号是通过信号线303的一端传输到信号线303的另一端，以及第二介质板2具有厚度，所以，图13中的SPSIAF-SSPPL所标示的曲线为在本发明传输线SPSIAF-SSPPL中的第二金属层102上方的0.092mm水平方向的辐射场强的坐标示意图，所以，图14中的SPSIAF-SSPPL所标示的曲线为在本发明传输线SPSIAF-SSPPL中的第二金属层102上方的0.092mm垂直方向的辐射场强的坐标示意图。经过对比可以发现，在水平方向，传统的领结胞元SSPP传输线的辐射场强基本维持在2000V/m左右，而本发明传输线在40V/m左右振荡；在垂直方向，传统的领结胞元SSPP传输线的辐射场强平均大约在1000V/m左右，而本发明传输线在30V/m左右振荡。由此可见，相比于传统的领结胞元SSPP传输线，本发明传输线大大地减小了传输信号过程中的辐射场强，降低了传输信号过程中向外界的辐射，不易对外界系统中的信号造成干扰；并且，电路中传输的信号能够具有很好的保密性，不易被外界的探测系统所侦察。

通过仿真软件CST(三维全波电磁场仿真，Computer Simulation Technology)对本发明实施例提供的上述传输线进行测试，可以得到本发明传输线中的单个胞元的色散曲线图，具体如图15所示；参考图16，图16为本发明传输线在传输不同频率的信号时的另一种能量损耗图，图16中的S₁₁表示本发明传输线在传输不同频率的信号时的回波损耗，图16中的S₂₁表示本发明传输线在传输不同频率的信号时的插入损耗，图16中的横坐标表示传输信号的频率，图16中的纵坐标表示损耗的散射参数。从图15和图16可知，HFSS以及CST的仿真结果基本一致，即本发明传输线中的单个胞元的色散曲线图的截止频率在9.4GHz左右；本发明传输线的过渡频带很窄，本发明传输线在传输不同频率的信号时的插入损耗为-3dB对应的信号的频率与插入损耗为-20dB对应的信号的频率的频率差为600MHz，可见，对于本发明传输线，基本在600MHz内能够实现20dB的信号衰减，且衰减后的信号从10GHz-20GHz能够保持在-20dB以下，本发明传输线具有较好的高频抑制性能；如果将本发明传输线应用于各个子系统中进行并联，能够取得更加优异的高频抑制效果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种自封装基片集成的领结胞元人工表面等离子体激元传输线，其特征在于，包括：自上而下依次设置的第一介质板(1)、第二介质板(2)、第三介质板(3)、第四介质板(4)以及第五介质板(5)，其中：

所述第一介质板(1)的上表层和下表层均为金属层；

所述第二介质板(2)的上表层和下表层均为两个互不接触的、且沿着所述第二介质板的长度方向的中心线对称的金属层，所述第二介质板(2)的中心具有第一盲槽(203)；

所述第三介质板(3)的上表层和下表层均为两个互不接触的、且沿着所述第三介质板的长度方向的中心线对称的金属层，所述第三介质板(3)还包括位于所述第三介质板(3)的上表层与下表层之间的中间层，所述中间层上布设有信号线(303)，所述信号线(303)沿着所述第三介质板(3)的长度方向布设在第三介质板(3)的中间层的中央，从所述信号线(303)的一端到另一端，所述信号线(303)依次具有第一背衬导体共面波导段(3031)、第一带状线段(3032)、第一悬浮共面波导段(3033)、人工表面等离子体激元段(3034)、第二悬浮共面波导段(3035)、第二带状线段(3036)以及第二背衬导体共面波导段(3037)，所述第三介质板(3)的上表层和下表层的中心均具有第二盲槽(304)；

所述第四介质板(4)的上表层和下表层均为两个互不接触的、且沿着所述第四介质板(4)的长度方向的中心线对称的金属层，所述第四介质板(4)的中心具有第三盲槽(403)；

所述第五介质板(5)的上表层和下表层均为金属层；

所述第一介质板(1)的金属层、所述第二介质板(2)的金属层、所述第三介质板(3)的金属层、所述第四介质板(4)的金属层以及所述第五介质板(5)的金属层均为电线接地端，所述各个电线接地端通过贯穿所述第一介质板(1)、所述第二介质板(2)、所述第三介质板(3)、所述第四介质板(4)以及所述第五介质板(5)的金属通孔(6)相连。

2.根据权利要求1所述的传输线，其特征在于，所述第一介质板(1)的两端均具有第四盲槽(103)，所述第二介质板(2)的两端均具有第五盲槽(204)，所述第四盲槽(103)以及所述第五盲槽(204)构成的两个裸露空间使得所述第三介质板(3)的上表层的金属层的两端以及所述信号线(303)的两端裸露。

3.根据权利要求2所述的传输线，其特征在于，还包括输入端口和输出端口，所述输入端口和输出端口分别位于所述两个裸露空间内；其中：

所述输入端口具有两个接地端和信号端，所述输入端口的信号端与所述第一背衬导体共面波导段(3031)焊接、所述输入端口的两个接地端分别与位于所述第一背衬导体共面波导段(3031)两侧的第三介质板(3)的上表层的金属层的端部焊接、且与第五介质板(5)的下表层焊接；所述输出端口具有两个接地端和信号端，所述输出端口的信号端与所述第二背衬导体共面波导段(3037)焊接，所述输出端口的两个接地端分别与位于所述第二背衬导体共面波导段(3037)两侧的第三介质板(3)的上表层的金属层的端部焊接、且与第五介质板(5)的下表层焊接。

4.根据权利要求1所述的传输线，其特征在于，所述金属通孔(6)包括第一金属通孔(601)，所述第一金属通孔(601)贯穿设置在所述第一介质板(1)、所述第二介质板(2)、所述第三介质板(3)、所述第四介质板(4)以及所述第五介质板(5)的四周，所述第一金属通孔(601)安装有螺栓。

5.根据权利要求1所述的传输线，其特征在于，所述金属通孔(6)包括第二金属通孔(602)，所述第二金属通孔(602)贯穿设置在所述第一介质板(1)、所述第二介质板(2)、所述第三介质板(3)、所述第四介质板(4)以及所述第五介质板(5)的两端。

6.根据权利要求1所述的传输线，其特征在于，所述金属通孔(6)包括第三金属通孔(603)，所述第三金属通孔(603)均贯穿设置在所述第三介质板(3)、所述第四介质板(4)以及所述第五介质板(5)上、且布设在位于所述第一背衬导体共面波导段(3031)以及所述第二背衬导体共面波导段(3037)的两侧的第三介质板(3)的上表层的金属层所在的区域。

7.根据权利要求1所述的传输线，其特征在于，所述第一盲槽(203)、所述第二盲槽(304)以及所述第三盲槽(403)均为方形孔，所述第一盲槽(203)、所述第二盲槽(304)以及所述第三盲槽(403)之间对齐。

8.根据权利要求1所述的传输线，其特征在于，所述第三介质板(3)的上表层的第二盲槽(304)为四个内角具有椭圆过渡曲线段的方形孔。

9.根据权利要求1所述的传输线，其特征在于，所述第一介质板(1)还包括位于所述第一介质板(1)的上表层和下表层之间的中间层，所述第一介质板(1)的中间层的厚度为0.6mm；

所述第二介质板(2)还包括位于所述第二介质板(2)的上表层和下表层之间的中间层，所述第二介质板(2)的中间层的厚度为1.6mm；

所述第三介质板(3)的中间层的厚度为0.508mm；

所述第四介质板(4)还包括位于所述第四介质板(4)的上表层和下表层之间的中间层，所述第四介质板(4)的中间层的厚度为1.6mm；

所述第五介质板(5)还包括位于所述第五介质板(5)的上表层和下表层之间的中间层，所述第五介质板(5)的中间层的厚度为0.6mm。

10.根据权利要求1所述的传输线，其特征在于，所述第一介质板(1)的金属层、所述第二介质板(2)的金属层、所述第三介质板(3)的金属层以及信号线(303)、所述第四介质板(4)的金属层以及所述第五介质板(5)的金属层的厚度均为0.035mm。

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