CN114122654A - 一种人工表面等离激元传输线结构、电路板及电子设备 - Google Patents

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CN114122654A CN202010907536.7A CN202010907536A CN114122654A CN 114122654 A CN114122654 A CN 114122654A CN 202010907536 A CN202010907536 A CN 202010907536A CN 114122654 A CN114122654 A CN 114122654A
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Abstract

本申请提供了一种人工表面等离激元传输线结构、电路板及电子设备，用以减小SSPP传输线结构的尺寸。SSPP传输线结构包括第一介质基板以及第一金属条带和第二金属条带，其中：第一金属条带与第二金属条带分别设置于第一介质基板的相对的两面，且第一金属条带和第二金属条带分别沿第一方向延伸，第一金属条带沿第一方向的长度小于第二金属条带沿第一方向的长度；沿第一方向，第一金属条带的横截面积逐渐减小，第二金属条带的至少一侧具有间隔设置的多个凸出部。

Description

一种人工表面等离激元传输线结构、电路板及电子设备
技术领域
本申请涉及微波技术领域，尤其涉及到一种人工表面等离激元传输线结构、电路板及电子设备。
背景技术
人工表面等离激元(spoof surface plasmon polariton，简称SSPP)是在微波或太赫兹波等频段内、在特定周期结构表面激励起的一种特殊的电磁波模式。相比于自然存在的表面等离激元(surface plasmon polariton，简称SPP)，SSPP具有高束缚能力、低损耗、短工作波长、便于共形传输等特性，因而受到广泛关注。传播SSPP的周期金属结构可称为SSPP传输线，近些年来随着研究的深入，SSPP传输线逐渐由三维结构演变为二维结构，使得SSPP传输线可以通过现代印刷电路板的工艺进行加工，推动了低成本、规模化、实用化的进程。
为了将SSPP传输线与现有的微波传输线连接，目前通常是采用共面波导对微波传输线进行转换，或者使用同轴波导、微带线、槽线等传输线形式，这些传输结构的不足之处是需要占用较大的空间，整体宽度是SSPP传输线宽度的数倍，不利于设备的紧凑化集成设计。
发明内容
本申请提供了一种人工表面等离激元传输线结构、电路板及电子设备，用以减小人工表面等离激元传输线结构的尺寸。
第一方面，本申请提供了一种SSPP传输线结构，该SSPP传输线结构可包括第一介质基板以及第一金属条带和第二金属条带，其中，第一介质基板可用于对第一金属条带和第二金属条带进行支撑及固定，第一金属条带和第二金属条带分别设置于第一介质基板的相对的两面，且第一金属条带和第二金属条带分别沿第一方向延伸，沿第一方向，第一金属条带的长度小于第二金属条带的长度，并且第一金属条带的横截面积逐渐减小，直至为零；第二金属条带的至少一侧具有间隔设置的多个凸出部，周期性设置的凸出部具有相对应的信号工作频率，在第一金属条带逐渐变化并消失的过程中，原有分布在第一金属条带与第二金属条带之间的信号能量会逐渐耦合至第二金属条带上，使得第二金属条带最终形成为具有单层金属结构的SSPP传输线。
上述方案中，SSPP传输线结构通过空间层叠的第一金属条带和第二金属条带，可以使信号能量在竖直方向进行耦合，最终将信号能量集中到第二金属条带上，使第二金属条带形成为具有单层金属结构的SSPP传输线，相比于现有技术中利用共面波导在水平方向进行能量耦合的方式，本方案可以减小SSPP传输线结构的宽度，达到减小占用电路空间的效果。
在一个具体的实施方案中，SSPP传输线结构还可包括第二介质基板和第三金属条带，其中，第二介质基板可层叠设置在第一介质基板设置有第二金属条带的一面，第三金属条带则可设置在第二介质基板背离第一介质基板的一面，以使得第三金属条带与第二金属条带之间可通过第二介质基板间隔。具体设置时，第三金属条带也可沿第一方向延伸，沿第一方向，第三金属条带的长度小于第二金属条带的长度，且第三金属条带的横截面积逐渐减小。这样，在第一金属条带和第三金属条带逐渐变化并消失的过程中，原有分布在第二金属条带与第三金属条带之间的信号能量也会逐渐耦合至第二金属条带上，使得第二金属条带最终形成为具有单层金属结构的SSPP传输线。
为了降低SSPP传输线结构的制作成本，以及提高其制作精度，在一些可能的实施方案中，第一金属条带、第二金属条带以及第三金属条带的图形可分别通过蚀刻工艺形成。
在一个具体的实施方案中，沿第一方向，第二金属条带可包括相接的第一段和第二段，在第一段上，各个凸出部的面积可随第二金属条带的延伸而逐渐增大，当第一金属条带与第二金属条带之间、以及第二金属条带与第三金属条带之间的信号能量逐渐耦合到第二金属条带上之后，凸出部的面积也增大至某一设定值，第二金属条带由第一段过渡到第二段，在第二段上，各个凸出部的面积稳定于上述设定值，信号能量可集中到第二段上，该第二段即形成为具有单层金属结构的SSPP传输线。
在一个具体的实施方案中，在第二金属条带的同一侧，各个凸出部可大致呈等间隔设置，以提高信号的传输质量。
当第二金属条带的两侧分别设置有凸出部时，在一个具体的实施方案中，沿第一方向，第一金属条带和第三金属条带分别具有位置相对的第一端和第二端，在第一金属条带的第一端可开设有第一缺口，该第一缺口朝向第一金属条带的第一端延伸，将第一金属条带分割为第一分支和第二分支，沿第一方向，第一分支和第二分支的宽度逐渐减小，直到在第一金属条带的第二端减小为零，这样就可以实现第一金属条带的横截面积逐渐减小的规律；类似地，在第三金属条带的第一端可开设有第二缺口，该第二缺口朝向第三金属条带的第一端延伸，将第三金属条带分割为第三分支和第四分支，沿第一方向，第三分支和第四分支的宽度逐渐减小，直到在第三金属条带的第二端减小为零，这样就可以实现第三金属条带的横截面积逐渐减小的规律。
在另一个具体的实施方案中，沿第一方向，第一金属条带的两侧面可逐渐靠拢直至相交，以实现第一金属条带的宽度的逐渐减小；类似地，第三金属条带的两侧面也可逐渐靠拢直至相交，以实现第三金属条带的逐渐减小。
具体设计时，沿第一方向，第一金属条带的宽度可呈阶梯状逐渐减小；或者，第一金属条带的宽度可呈线性减小；再或者，还可以将第一金属条带的两侧面分别设计为弧形面，在第一金属条带的两侧面逐渐靠拢至相交的过程中，第三金属条带的宽度呈非线性减小；类似地，沿第一方向，第三金属条带的宽度可呈阶梯状逐渐减小；或者，第三金属条带的宽度可呈线性减小；再或者，还可以将第三金属条带的两侧面分别设计为弧形面，在第三金属条带的两侧面逐渐靠拢至相交的过程中，第三金属条带的宽度呈非线性减小。
另外，当第二金属条带的两侧分别设置有凸出部时，第二金属条带的两侧的多个凸出部数量可以相同，也可以不同，本申请对此不做具体限制。当第一金属条带的两侧的多个凸出部数量相等时，两侧的多个凸出部的位置可以相对设置，也可以相错设置。
在一个具体的实施方案中，第一金属条带和第三金属条带可分别包括第一侧和第二侧，其中，第一侧可以为与第二金属条带上设置有凸出部的凸出侧相同的一侧，具体设置时，第一金属条带的第二侧逐渐朝向第一金属条带的第一侧倾斜，并与第一金属条带的第一侧相交，以实现宽度的逐渐减小；第三金属条带的第二侧也可逐渐朝向第三金属条带的第一侧倾斜，并与第三金属条带的第一侧相交，以实现宽度的逐渐减小。
另外，为了提高信号的传输质量，以及提高信号能量的耦合效率，第一金属条带在第二介质基板上的垂直投影可以与第三金属条带重合。
在将第一金属条带设置在第一介质基板上时，第一金属条带可附着在第一介质基板的表面，或者，第一金属条带也可以嵌设于第一介质基板的表面，只要能实现在第一介质基板表面的固定即可。
类似地，第二金属条带可以附着在第一介质基板与第二介质基板之间，或者可以嵌设在第一介质基板的表面，或者可以嵌设在第一介质基板的表面，再或者还可以一部分嵌设在第一介质基板内，另一部分嵌设在第二介质基板内，只要能实现在第一介质基板与第二介质基板之间的固定即可。
在将第三金属条带设置在第二介质基板上时，第三金属条带可附着在第二介质基板的表面，或者，第三金属条带也可以嵌设于第二介质基板的表面，只要能实现在第二介质基板表面的固定即可。
第二方面，本申请还提供了一种电路板，该电路板可包括前述任一可能的实施方案中的SSPP传输线结构，在多层板构成的微波电路内部的传输线互连场景下，该SSPP传输线结构100可用于电路板内部的传输线转换，以简化电路结构。例如图23所示，对于电路结构复杂、传输距离较长的多层板，该SSPP传输线结构100可将有屏蔽层的带线与所述人工表面等离激元传输线结构耦合，实现单层传输，使电路板的结构更加简单；此外，由于SSPP传输线具有相对较大的相速，这种转换形式还可以缩短相位延迟线的长度，从而可以使电路的整体结构更加紧凑。
另外，电路板还可包括接口，该接口具体可以为与电路板外部的同轴传输线连接的同轴线接头，SSPP传输线结构可与该接头耦合，以将同轴传输线与电路板上的SSPP传输线进行转换。具体实施时，传输线结构的第一金属条带可通过接口与同轴传输线的外层导体耦合连接，第二金属条带可通过接口与同轴传输线的内层导体耦合连接，从而可以使同轴传输线的信号传递到SSPP传输线结构，进而通过SSPP传输线结构的转换作用，将信号能量耦合到第二金属条带上，该第二金属条带最终可形成为电路板上的单层金属结构的SSPP传输线。
第三方面，本申请还提供了一种电子设备，该电子设备可包括前述方案中的电路板，利用该电路板上的传输线结构，可以将电子设备外部的同轴传输线与电路板上的SSPP传输线进行转换。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种SSPP传输线结构的结构示意图；
图2为图1中的SSPP传输线结构垂直于第一方向的截面图；
图3为本申请实施例提供的另一种SSPP传输线结构垂直于第一方向的截面图；
图4为本申请实施例提供的第一介质基板的仰视图；
图5为本申请实施例提供的一种SSPP传输线结构中电场变化周期内某一时刻的电场矢量分布示意图；
图6为本申请实施例提供的另一种SSPP传输线结构的结构示意图；
图7为图6中的SSPP传输线结构垂直于第一方向的截面图；
图8为本申请实施例提供的另一种SSPP传输线结构垂直于第一方向的截面图；
图9为本申请实施例提供的另一种SSPP传输线结构中电场变化周期内某一时刻的电场矢量分布示意图；
图10为图6中所示的第一介质基板的仰视图；
图11为图6中所示的SSPP传输线结构的俯视图；
图12为图6中所示的SSPP传输线结构对接模型的S参数仿真结果曲线图；
图13为本申请实施例提供的另一种SSPP传输线结构的结构示意图；
图14为图13中所示的SSPP传输线结构的俯视图；
图15为本申请实施例提供的又一种SSPP传输线结构的结构示意图；
图16为图15中所示的SSPP传输线结构的俯视图；
图17为本申请实施例提供的又一种SSPP传输线结构的结构示意图；
图18为图17中所示的SSPP传输线结构的俯视图；
图19为本申请实施例提供的另一种第一介质基板的仰视图；
图20为本申请实施例提供的又一种SSPP传输线结构的结构示意图；
图21为图20中第一介质基板的仰视图；
图22为图20中所示的SSPP传输线结构的俯视图；
图23为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图；
图24为本申请实施例提供的SSPP传输线结构的转换原理示意图。
附图标记：
100-SSPP传输线结构；10-第一介质基板；20-第一金属条带；30-第二金属条带；
31-凸出部；40-第二介质基板；50-第三金属条带；21-第一缺口；22-第一分支；
23-第二分支；24-第一侧；25-第二侧；200-电子设备；300-电路板；310-接口；
400-同轴传输线。
具体实施方式
为了方便理解本申请实施例提供的，下面首先说明一下其应用场景。本申请实施例提供的SSPP传输线结构可应用于电子设备中，用于将外部的同轴传输线与电子设备内部的SSPP传输线进行连接，例如无线基站的射频接口与高频信号数据采集的前端等内外连接的传输线转换；或者也可用于电路内部的传输线转换，例如将有屏蔽层的带线与所述人工表面等离激元传输线结构耦合，实现单层传输。其中，电子设备可以为现有技术中的接收机、发射机或者天线等，例如物联网领域所应用的电视发射机。目前所使用的转换结构中，通常是使用共面波导的形式实现转换，这种转换形式体积较大，因此需要占用较大的安装空间，不利于实现电子设备的小型化设计。
基于此，本申请实施例提供了一种SSPP传输线结构，该SSPP传输线结构使不同金属条带在竖直方向上耦合，相比于现有技术中利用共面波导在水平方向耦合的转换形式，该SSPP传输线结构的宽度可以明显缩小，进而可以达到节省电路板空间的效果。下面结合附图对本申请实施例提供的SSPP传输线结构进行具体说明。
首先参考图1和图2所示，图1为本申请实施例提供的一种SSPP传输线结构的结构示意图，图2为图1中的SSPP传输线结构垂直于第一方向的截面图。该SSPP传输线结构100可包括第一介质基板10以及第一金属条带20和第二金属条带30，第一介质基板10可用于对第一金属条带20和第二金属条带30进行支撑及固定，具体实施时，第一金属条带20和第二金属条带30可分别设置于第一介质基板10的相对的两面，这样两条金属条带之间可通过第一介质基板10间隔，从而可在空间上呈叠置的状态。
其中，第一介质基板10可以为柔性基板，也可以为刚性基板，本申请对此不做限制，具体可以根据实际需求进行设置。当第一介质基板10为柔性基板时，其材质可以为聚酰亚胺(polyimide，简称PI)改性聚酰亚胺(改性polyimide，简称MPI)或者液晶聚合物(liquid crystal polymer，简称LCP)等；当第一介质基板10为刚性基板时，其材质可以为环氧树脂、陶瓷、玻璃、酚醛棉纸等。
继续参考图2，在本申请的一个实施例中，第一金属条带20和第二金属条带30可分别附着在第一介质基板10的两侧表面；或者，如图3所示，在本申请实施例提供的另一种SSPP传输线结构中，第一金属条带20和第二金属条带30也可分别嵌设在第一介质基板的两侧表面；再或者，第一金属条带20和第二金属条带30也可以分别以附着与嵌设的方式固定在第一介质基板10上。
另外，为了降低SSPP传输线结构的制作成本，以及提高其制作精度，在本申请的一些实施例中，第一金属条带20和第二金属条带30的图形可分别通过蚀刻工艺形成。
图4为本申请实施例提供的一种第一介质基板的仰视图。一并参考图1和图4所示，第一金属条带20和第二金属条带30可分别沿第一方向(即x方向)延伸，其中，第二金属条带30的至少一侧具有间隔设置的多个凸出部31，第一金属条带20随着延伸长度的增加横截面积逐渐减小至零，也就是说，沿第一方向，第一金属条带20逐渐消失，其沿第一方向的长度小于第二金属条带30沿第一方向的长度。可以理解的，上述第一方向即为SSPP传输线结构内信号的传递方向，第二金属条带30受到耦合并激励起SSPP传输线所需要的模式，一并参考图5所示，电场矢量可随第一金属条带20的形状的变化而变化，周期性设置的凸出部31具有相对应的信号工作频率，在第一金属条带20逐渐变化并消失的过程中，原有主要分布在第一金属条带20与第二金属条带30之间的信号能量会逐渐耦合至第二金属条带30上，使得第二金属条带30最终形成为具有单层金属结构的SSPP传输线。可见，相比于现有技术中的利用共面波导在水平方向进行能量耦合的方式，本申请实施例方案可以将不同金属导体之间的相互关联转换至竖直方向，从而可以减小SSPP传输线结构的宽度，达到减小占用电路空间的效果。
需要说明的是，图5中所示为SSPP传输线结构在电场变化周期内某一时刻的电场分布图，其中箭头的方向可以理解为该时刻所在的半个周期内电场的方向，可以理解的，在同一周期的另外半个周期内，SSPP传输线中电场的方向与图5中所示的电场方向相反。
图6为本申请实施例提供的另一种SSPP传输线结构的结构示意图，图7为图6中的SSPP传输线结构垂直于第一方向的截面图。本实施例中，SSPP传输线结构还可包括第二介质基板40和第三金属条带50，其中，第二介质基板40可层叠设置在第一介质基板10设置有第二金属条带30的一面，第三金属条带50则可设置在第二介质基板40背离第一介质基板10的一面，此时，第一金属条带20与第二金属条带30之间可通过第一介质基板10间隔，第二金属条带30与第三金属条带50之间可通过第二介质基板40间隔，从而使得三条金属条带可在空间上呈叠置的状态。
类似地，第二介质基板40也可以为柔性基板或者刚性基板，本申请对此不做限制，具体可以根据实际需求进行设置。第二介质基板40的可选材质可参考前述第一介质基板10部分的描述，此处不再在多做赘述。另外，第二介质基板40的厚度与第一介质基板10的厚度可以相等，也可以不等，本申请对此同样不做限制，具体也可以根据实际需求进行设置。
第三金属条带50也可以通过粘接或者嵌设的方式固定在第二介质基板40的表面。参考图7所示，在本申请的一个实施例中，第三金属条带50可附着在第二介质基板40的表面，类似地，第一金属条带20也可附着在第一介质基板10的表面，第二金属条带30可附着在第一介质基板10和第二介质基板40之间；或者，如图8所示，在本申请实施例提供的另一种SSPP传输线结构中，第三金属条带50可以嵌设在第二介质基板40的表面，第一金属条带20也可以嵌设在第一介质基板10的表面，第二金属条带30则可以嵌设在第一介质基板10的表面，或者可以嵌设在第二介质基板40的表面，再或者也可以一部分嵌设在第一介质基板10内，另一部分嵌设在第二介质基板40内。
另外，第三金属条带50的图形也可通过蚀刻工艺形成，以进一步降低SSPP传输线结构的制作成本，并提高其制作精度。
具体设置时，第三金属条带50也可沿第一方向(即x方向)延伸，且第三金属条带50随着延伸长度的增加横截面积逐渐减小至零，也就是说，沿第一方向，第三金属条带50逐渐消失，其沿第一方向的长度小于第二金属条带30沿第一方向的长度。在该实施例中，SSPP传输线结构使用带状线馈电，对第二金属条带30耦合，并激励起SSPP传输线所需要的模式，一并参考图9所示，电场矢量可随第一金属条带20和第三金属条带50的形状的变化而变化，周期性设置的凸出部具有相对应的信号工作频率，在第一金属条带20和第三金属条带50逐渐变化并消失的过程中，原有分布在第一金属条带20与第二金属条带30之间、以及第二金属条带30与第三金属条带50之间的信号能量会逐渐耦合至第二金属条带30上，使得第二金属条带30最终形成为具有单层金属结构的SSPP传输线。
类似地，图9中所示为该SSPP传输线结构在电场变化周期内某一时刻的电场分布图，其中箭头的方向可以理解为该时刻所在的半个周期内电场的方向，可以理解的，在同一周期的另外半个周期内，SSPP传输线中电场的方向与图9中所示的电场方向相反。
参考图10，在具体设置第二金属条带30时，第二金属条带30上的各个凸出部的面积可以相等也可以不等，本申请对此不做限制。在一些可能的实施例中，沿第一方向，第二金属条带30可包括相接的第一段L1和第二段L2，在第一段L1上，各个凸出部31的面积可随第二金属条带30的延伸而逐渐增大，当第一金属条带20与第二金属条带30之间、以及第二金属条带30与第三金属条带50之间的信号能量逐渐耦合到第二金属条带30上之后，凸出部31的面积也增大至某一设定值，第二金属条带30由第一段L1过渡到第二段L2，在第二段L2上，各个凸出部31的面积稳定于上述设定值，信号的能量可集中到第二段L2上，该第二段L2即形成为具有单层金属结构的SSPP传输线。
其中，凸出部31可以设置于第二金属条带30的其中一侧，例如第二金属条带30的左侧或者右侧，也可以分别位于第二金属条带30的左侧和右侧，具体实施时，在第二金属条带30的同一侧，各个凸出部31之间可以大致呈等间隔设置，也就是说，任意相邻的两个凸出部之间的间距可大致相等，并且允许存在一定的差值，只要该差值在误差允许范围内即可。具体的间隔长度可以在1.8～2.2mm范围内，例如可以为1.8mm，2.0mm，2.2mm等，本申请对此不做限制；另外，各个凸出部31的面积增大幅度可以相等也可以不相等，本申请对此也不做限制，具体的增大幅度可根据实际所需传递的信号的频率等参数进行设置。
在本申请的一个具体实施中，凸出部31的形状可以为矩形，这时通过改变凸出部31在与第一方向相垂直的第二方向(即y方向)的长度，即凸出部31的伸出长度，即可改变凸出部31的面积，可选的，在第二段L2上，凸出部31的伸出长度具体可以为0.8mm。当然，在本申请的其它实施例中，凸出部31的形状还可以为圆弧形、三角形或者其它任意的多边形等，本申请对此不做具体限制。
第一金属条带20和第三金属条带50的具体结构形式不限，可以理解的，沿第一方向，在第一金属条带20和第三金属条带50的厚度不变的情况下，两者的横截面积可由其在第一方向的宽度决定，因此，通过缩小第一金属条带20和第三金属条带50的宽度即可缩小其横截面积。具体实施时，第一金属条带20与第三金属条带50的宽度可以通过多种形式进行缩小，例如包括不限于线性缩小、弧形缩小或者阶梯状缩小等形式。另外，第一金属条带20与第三金属条带50的形状可以相同，也可以不同，本申请对此不做限制，只要两者能分别实现其横截面积逐渐缩小的趋势即可，需要说明的是，当第一金属条带20与第三金属条带50形状相同时，第一金属条带20在第二介质基板上的垂直投影可以与第三金属条带50重合。
下面以第二金属条带30的左侧和右侧均设置有凸出部31时为例，对第一金属条带20和第三金属条带50在采用几种不同的缩小形式时的具体结构进行说明。
请一并参考图6和图11，图11为图6中所示的SSPP传输线结构的俯视图。该实施例中，第一金属条带20可包括位置相对的第一端和第二端，在第一金属条带20的第二端可开设有第一缺口21，该第一缺口21朝向第一金属条带20的第一端延伸(即朝向-x方向延伸)，且沿其延伸方向，第一缺口21的宽度逐渐减小至零，这样，该第一缺口21就可将第一金属条带20分割为第一分支22和第二分支23，相应地，沿第一方向，第一分支22和第二分支23的宽度逐渐减小，直到在第一金属条带20的第二端减小为零；类似地，第三金属条带可也可包括位置相对的第一端和第二端，在第三金属条带的第二端可开设有第二缺口，该第二缺口朝向第三金属条带的第一端延伸，且沿其延伸方向，第二缺口的宽度逐渐减小至零，这样，该第二缺口就可将第三金属条带分割为第三分支和第四分支，相应地，沿第一方向，第三分支和第四分支的宽度逐渐减小，直到在第三金属条带的第二端减小为零。在第一金属条带和第三金属条带逐渐变化消失的过程中，原有分布在第一金属条带与第二金属条带之间、以及第二金属条带与第三金属条带之间的信号能量逐渐耦合至第二金属条带上，使得第二金属条带最终形成为具有单层金属结构的SSPP传输线。
本申请实施例中，第二金属条带的宽度d0可以在0.25mm～0.35mm范围内取值，示例性地，d0可以为0.25mm，0.3mm，0.35mm等等；第一金属条带20的初始宽度(即第一金属条带的第一端的宽度)w1可以在2.9mm～3.1mm范围内取值，示例性地，w1可以为2.9mm、3.0mm，3.1mm等等；第一分支22和第二分支23的长度l1可以在15mm～17mm范围内取值，示例性地，l1可以为15mm，16mm，17mm等等；第三金属条带的尺寸设置与第一金属条带20的尺寸设置类似，此处不再过多赘述。
请参考图12，图12为图6中所示的SSPP传输线结构对接模型在5GHz到30GHz频带内的S参数仿真结果曲线图，其中虚线曲线S11表示反射系数，实线曲线S21表示传输系数。可以看出，该SSPP传输线结构具有SSPP传输线的S参数规律特征和较高的传输效率。
一并参考图13和图14，图13为本申请实施例提供的另一种SSPP传输线结构的结构示意图，图14为图13中所示的SSPP传输线结构的俯视图。该实施例中，第一金属条带20的两侧和第三金属条带的两侧分别逐渐靠拢直至相交，以实现宽度的逐渐减小。具体地，第一金属条带20的宽度可呈阶梯状逐渐减小，类似地，第三金属条带的宽度也可呈阶梯状减小，在第一金属条带20和第三金属条带逐渐变化消失的过程中，原有分布在第一金属条带20与第二金属条带之间、以及第二金属条带与第三金属条带之间的信号能量逐渐耦合至第二金属条带上，使得第二金属条带最终形成为具有单层金属结构的SSPP传输线。
具体实施时，第二金属条带的宽度d0可以在0.05mm～0.15mm范围内取值，示例性地，d0可以为0.05mm，0.1mm，0.15mm等等；第一金属条带20的初始宽度w1可以在2.7mm～2.9mm范围内取值，示例性地，w1可以为2.7mm，2.8mm，2.9mm等等；第一金属条带20每段阶梯的长度l2可以在2.5mm～3.5mm范围内取值，示例性地，l2可以为2.5mm，3.0mm，3.5mm等等；第一金属条带20上相邻阶梯之间的宽度差值可以在0.25mm～0.35mm范围内取值，示例性地，该宽度差值可以为0.25mm，0.3mm，0.35mm等等；第三金属条带的尺寸设置与第一金属条带20的尺寸设置类似，此处不再过多赘述。
经验证，采用图13所示的SSPP传输线结构，可实现与图6所示的SSPP传输线结构近似的工作效果。
一并参考图15和图16，图15为本申请实施例提供的又一种SSPP传输线结构的结构示意图，图16为图15中所示的SSPP传输线结构的俯视图。在该实施例中，第一金属条带20的两侧和第三金属条带的两侧分别逐渐靠拢直至相交，以实现宽度的逐渐减小。具体地，第一金属条带20的宽度可呈线性减小，也就是说，在第一金属条带20的宽度渐变段L3，第一金属条带20的侧面在第一介质基板10上的垂直投影可以为直线型；类似地，第三金属条带的宽度也可以呈线性减小。在第一金属条带20和第三金属条带逐渐变化消失的过程中，原有分布在第一金属条带20与第二金属条带之间、以及第二金属条带与第三金属条带之间的信号能量逐渐耦合至第二金属条带上，使得第二金属条带最终形成为具有单层金属结构的SSPP传输线。
需要说明的是，第一金属条带20的宽度渐变段L3可以理解为第一金属条带20上宽度逐渐变化的一段，该宽度渐变段L3可以是整段第一金属条带20，也可以是第一金属条带20上靠近其第二端的一段，本申请对此不做限制。
具体实施时，第二金属条带的宽度d0可以在0.05mm～0.15mm范围内取值，示例性地，d0可以为0.05mm，0.1mm，0.15mm等等；第一金属条带30的初始宽度w1可以在2.7mm～2.9mm范围内取值，示例性地，w1可以为2.7mm，2.8mm，2.9mm等等；第一金属条带20的宽度渐变段L3的长度可以在14mm～16mm范围内取值，示例性地，第一金属条带20的宽度渐变段L3的长度可以为14mm，15mm，16mm等等；第三金属条带的尺寸设置与第一金属条带20的尺寸设置类似，此处不再过多赘述。
经验证，采用图15所示的SSPP传输线结构，可实现与图6所示的SSPP传输线结构近似的工作效果。
一并参考图17和图18所示，图17为本申请实施例提供的又一种SSPP传输线结构的结构示意图，图18为图17中所示的SSPP传输线结构的俯视图。在该实施例中，第一金属条带20的两侧和第三金属条带的两侧分别逐渐靠拢直至相交，以实现宽度的逐渐减小。具体地，在第一金属条带10的宽度渐变段L3，第一金属条带10的侧面为弧形面，也就是说，第一金属条带10的侧面在第一介质基板10上的垂直投影为弧形；类似地，第三金属条带的宽度渐变段的侧面也可以为弧形面。在第一金属条带20和第三金属条带逐渐变化消失的过程中，原有分布在第一金属条带20与第二金属条带之间、以及第二金属条带与第三金属条带之间的信号能量逐渐耦合至第二金属条带上，使得第二金属条带最终形成为具有单层金属结构的SSPP传输线。
具体实施时，第二金属条带的宽度d0可以在0.05mm～0.15mm范围内取值，示例性地，d0可以为0.05mm，0.1mm，0.15mm等等；第一金属条带的初始宽度w1可以在2.7mm～2.9mm范围内取值，示例性地，w1可以为2.7mm，2.8mm，2.9mm等等；第一金属条带20的宽度渐变段L3的长度可以在14mm～16mm范围内取值，示例性地，第一金属条带20的宽度渐变段L3的长度可以为14mm，15mm，16mm等等；第三金属条带的尺寸设置与第一金属条带20的尺寸设置类似，此处不再过多赘述。
经验证，采用图17所示的SSPP传输线结构，可实现与图1所示的SSPP传输线结构近似的工作效果。
另外值得一提的是，在上述各实施例中，第二金属条带的两侧的多个凸出部数量可以相同，也可以不同，本申请对此不做具体限制。当第一金属条带的两侧的多个凸出部数量相等时，两侧的多个凸出部的位置可以相对设置，也可以相错设置，参考图19所示，当两侧的多个凸出部31相错设置时，沿第一方向，其中一侧的任意一个凸出部31与另一侧与其邻近的两个凸出部31的距离可以相等。
以上是第二金属条带的左侧和右侧均设置有凸出部时SSPP传输线结构可能采用的几种结构形式，需要说明的是，在本申请的其它一些实施例中，当第二金属条带仅左侧或者仅右侧设置有凸出部时，SSPP传输线结构同样可以采用具有上述各种渐变形式的第一金属条带和第三金属条带，具体此处不再过多赘述。此外，在同一SSPP传输线结构中，第一金属条带与第三金属条带的渐变形式可以相同，也可以不同，本申请对此不做限制。
一并参考图20、图21和图22所示，图15为本申请实施例提供的又一种SSPP传输线结构的结构示意图，图21为图20中第一介质基板的仰视图，图22为图20中所示的SSPP传输线结构的俯视图。该实施例中，第二金属条带30的其中一侧设置有多个凸出部31，第一金属条带20可包括位置相对的第一侧24和第二侧25，其中，第一侧24具体可以为与第二金属条带30上设置有凸出部31的凸起侧相同的一侧，在第一金属条带20的宽度渐变段，第一金属条带20的第二侧25逐渐朝向其第一侧24倾斜，直至与第一侧24相交，以实现宽度的逐渐减小；类似地，第三金属条带也可包括位置相对的第一侧和第二侧，在第三金属条带的宽度渐变段，第三金属条带的第二侧逐渐朝向其第一侧倾斜，直至与第一侧相交，以实现宽度的逐渐减小。在第一金属条带20和第三金属条带逐渐变化消失的过程中，原有分布在第一金属条带20与第二金属条带30之间、以及第二金属条带30与第三金属条带之间的信号能量逐渐耦合至第二金属条带30上，使得第二金属条带30最终形成为具有单层金属结构的SSPP传输线。
具体实施时，第二金属条带30的宽度d0可以在0.15mm～0.25mm范围内取值，示例性地，d0可以为0.15mm，0.2mm，0.25mm等等；第一金属条带20的初始宽度w1可以在1.3mm～1.5mm范围内取值，示例性地，w1可以为1.3mm，1.4mm，1.5mm等等；第一金属条带20的宽度渐变段L3的长度可以在12mm～14mm范围内取值，示例性地，第一金属条带20的宽度渐变段L3的长度可以为12mm，13mm，14mm等等；第三金属条带的尺寸设置与第一金属条带20的尺寸设置类似，此处不再过多赘述。
经验证，采用图20所示的SSPP传输线结构，可实现与图1所示的SSPP传输线结构近似的工作效果。
应当理解的是，在本申请实施例中，第一金属条带与第三金属条带的渐变形式并不局限于上述各实施例中的所描述的方式，例如，在其它一些实施例中，第一金属条带与第三金属条带的两侧还可以为非直线形或者非弧形的形状，例如锯齿形或波浪形，这时，第一金属条带与第三金属条带的两侧可呈锯齿形或波浪形逐渐靠拢。
综上，本申请实施例提供的SSPP传输线结构，通过空间层叠的第一金属条带与第二金属条带，可以使信号能量在竖直方向进行耦合，最终将信号能量集中到第二金属条带上，使第二金属条带形成为SSPP传输线，相比于现有技术中利用共面波导在水平方向进行能量耦合的方式，本方案可以减小SSPP传输线结构的宽度，达到减小占用电路空间的效果。
本申请实施例还提供了一种电路板，该电路板可包括前述任一可能的实施例中的SSPP传输线结构，在多层板构成的微波电路内部的传输线互连场景下，该SSPP传输线结构100可用于电路板内部的传输线转换，以简化电路结构。例如图23所示，对于电路结构复杂、传输距离较长的多层板，该SSPP传输线结构100可将有屏蔽层的带线与所述人工表面等离激元传输线结构耦合，实现单层传输，使电路板的结构更加简单；此外，由于SSPP传输线具有相对较大的相速，这种转换形式还可以缩短相位延迟线的长度，从而可以使电路的整体结构更加紧凑。
另外，电路板还可包括接口，该接口具体可以为与电路板外部的同轴传输线连接的同轴线接头，SSPP传输线结构可与该接头耦合，以将同轴传输线与电路板上的SSPP传输线进行转换。具体实施时，传输线结构的第一金属条带可通过接口与同轴传输线的外层导体耦合连接，第二金属条带可通过接口与同轴传输线的内层导体耦合连接，从而可以使同轴传输线的信号传递到SSPP传输线结构，进而通过SSPP传输线结构的转换作用，将信号能量耦合到第二金属条带上，该第二金属条带最终可形成为电路板上的单层金属结构的SSPP传输线。
参考图24所示，本申请实施例还提供了一种电子设备200，该电子设备200可包括前述实施例中的电路板300，利用该电路板300上的SSPP传输线结构，可以将电子设备200外部的同轴传输线400与电路板300上的SSPP传输线进行转换，例如，当SSPP传输线用于微波信号的传输时，该SSPP传输线结构可用于将外部的同轴传输线通过接口310转换为电路板300上的SSPP传输线，以输入微波信号，SSPP传输线可继续将微波信号向电子设备200的后端传送，如传送至电子设备200的信号处理模块或者天线等；或者，当电子设备200输出微波信号时，该SSPP传输线结构也可用于将电路板300上的SSPP传输线与接口310耦合，进而通过与接口连接的同轴传输线400传送至其它的电子设备。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种人工表面等离激元传输线结构，其特征在于，包括第一介质基板以及第一金属条带和第二金属条带，其中：
所述第一金属条带与所述第二金属条带分别设置于所述第一介质基板的相对的两面，且所述第一金属条带和所述第二金属条带分别沿第一方向延伸，所述第一金属条带沿所述第一方向的长度小于所述第二金属条带沿所述第一方向的长度；
沿所述第一方向，所述第一金属条带的横截面积逐渐减小，所述第二金属条带的至少一侧具有间隔设置的多个凸出部。
2.如权利要求1所述的人工表面等离激元传输线结构，其特征在于，还包括第二介质基板和第三金属条带，所述第二介质基板层叠设置于所述第一介质基板设置有所述第二金属条带的一面，所述第三金属条带设置于所述第二介质基板背离所述第一介质基板的一面；
所述第三金属条带沿所述第一方向延伸，所述第三金属条带沿所述第一方向的长度小于所述第二金属条带沿所述第一方向的长度；且沿所述第一方向，所述第三金属条带的横截面积逐渐减小。
3.如权利要求1所述的人工表面等离激元传输线结构，其特征在于，沿所述第一方向，所述第二金属条带包括第一段和第二段，设置于所述第一段的所述凸出部的面积逐渐增大至设定值，设置于所述第二段的所述凸出部的面积相等且均为所述设定值，所述第二段形成为具有单层金属结构的人工表面等离激元传输线。
4.如权利要求2或3所述的人工表面等离激元传输线结构，其特征在于，位于所述第二金属条带同一侧的多个所述凸出部等间隔设置。
5.如权利要求2～4任一项所述的人工表面等离激元传输线结构，其特征在于，所述第二金属条带的两侧分别设置有所述凸出部。
6.如权利要求5所述的人工表面等离激元传输线结构，其特征在于，沿所述第一方向，所述第一金属条带和所述第三金属条带分别具有第一端和第二端；
所述第一金属条带的第二端开设有第一缺口，所述第一缺口将所述第一金属条带分割为第一分支和第二分支，且沿所述第一方向，所述第一分支和所述第二分支的宽度逐渐减小；
所述第三金属条带的第二端开设有第二缺口，所述第二缺口将所述第三金属条带分割为第三分支和第四分支，且沿所述第一方向，所述第三分支和所述第四分支的宽度逐渐减小。
7.如权利要求5所述的人工表面等离激元传输线结构，其特征在于，沿所述第一方向，所述第一金属条带的两侧面逐渐靠拢并相交；和/或，所述第三金属条带的两侧面逐渐靠拢并相交。
8.如权利要求7所述的人工表面等离激元传输线结构，其特征在于，沿所述第一方向，所述第一金属条带的宽度呈阶梯状逐渐减小；或者，所述第一金属条带的宽度呈线性减小；或者，所述第一金属条带的侧面包括弧形面；和/或，
沿所述第一方向，所述第三金属条带的宽度呈阶梯状逐渐减小；或者，所述第三金属条带的宽度呈线性减小；或者，所述第三金属条带的侧面包括弧形面。
9.如权利要求5～8任一项所述的人工表面等离激元传输线结构，其特征在于，所述第二金属条带的两侧的多个所述凸出部的位置相对；或者，所述第二金属条带的两侧的多个所述凸出部的位置相错。
10.如权利要求2～4任一项所述的人工表面等离激元传输线结构，其特征在于，所述第一金属条带和所述第三金属条带分别包括第一侧和第二侧，所述第一侧为与凸起侧相同的一侧，所述凸起侧为所述第二金属条带设置有所述凸出部的一侧；
所述第一金属条带的第二侧逐渐朝向所述第一金属条带的第一侧倾斜，并与所述第一金属条带的第二侧相交；以及，所述第三金属条带的第二侧逐渐朝向所述第三金属条带的第一侧倾斜，并与所述第三金属条带的第二侧相交。
11.如权利要求2～10任一项所述的人工表面等离激元传输线结构，其特征在于，所述第一金属条带在所述第二介质基板上的垂直投影与所述第三金属条带重合。
12.如权利要求2～11任一项所述的人工表面等离激元传输线结构，其特征在于，所述第一金属条带附着于所述第一介质基板的表面；或者，所述第一金属条带嵌设于所述第一介质基板的表面。
13.如权利要求2～12任一项所述的人工表面等离激元传输线结构，所述第二金属条带附着于所述第一介质基板与所述第二介质基板之间；或者，所述第二金属条带嵌设于所述第一介质基板的表面和/或所述第二介质基板的表面。
14.如权利要求2～13任一项所述的人工表面等离激元传输线结构，所述第三金属条带附着于所述第二介质基板的表面；或者，所述第三金属条带嵌设于所述第二介质基板的表面。
15.一种电路板，其特征在于，包括如权利要求1～14任一项所述的人工表面等离激元传输线结构。
16.如权利要求15所述的电路板，其特征在于，所述电路板还包括接口，所述接口与所述人工表面等离激元传输线结构耦合。
17.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求15或16所述的电路板。
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