CN116031600B - 基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构，包括介质基底及附在介质基底上的金属结构，金属结构至少包括人工表面等离激元波导部分，其是由周期单元结构周期平移得到；周期单元结构由第一、第二人工表面等离激元传输线结构交替串联组成，两种传输线结构交替连接形成阻抗不连续的结构；阻抗不连续的传输线结构之间由人工表面等离激元短截线连接并实现阻抗匹配；第一人工表面等离激元传输线结构位于周期单元结构的正中间；第二人工表面等离激元传输线结构位于第一人工表面等离激元传输线结构的左右两侧；横向的人工表面等离激元短截线连接并匹配两种传输线结构。本发明对应天线兼顾大扫描角，结构简单新颖。
Description
技术领域
本发明属于新型人工电磁媒质以及无线通信系统电子器件技术领域，具体涉及一种基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构。
背景技术
表面等离激元是一种只存在于光波段的由光波(电磁波)和金属中的自由电子相互耦合产生的特殊的电磁模式，表现为表面波，主要表现形式为沿着金属和介质的交界面传播，在垂直于金属和介质的交界面上呈指数型衰减。为了将其应用扩展于微波和太赫兹波段，人们提出了与光波段性质极其类似的人工表面等离激元，主要利用一维和二维的亚波长周期结构实现人工表面等离激元的传输。到目前为止，亚波长的凹槽结构是实现人工表面等离激元传播利用率最高的结构。
单纯的人工表面等离激元结构并不能直接应用到实际应用中，还需要结合传统的传输线等结构。为实现传统微带传输线到人工表面等离激元的高效转换，有学者提出渐变凹槽和金属地结构结合的过渡结构，这种过渡结构的出现极大地扩展了人工表面等离激元的应用空间，特别是在基于人工表面等离激元的传输线和天线研究领域。基于人工表面等离激元漏波天线的研究已渐趋成熟，一般的漏波天线结构都是周期性的，目前主要有两种实现人工表面等离激元漏波天线的方法，一种是利用人工表面等离激元传输线作为激励，使用周期排布的金属贴片进行二次辐射，另一种是通过周期性改变人工表面等离激元波导的结构参数实现电磁波的有效泄漏。由于漏波天线普遍具有周期性，在侧边频率处由于能量反射造成驻波，进而形成开阻带效应导致电磁波无法正常辐射。因此抑制开阻带，使周期性的漏波天线实现从后向到前向连续扫描成为新的关注热点。目前抑制开阻带的方法有左右手复合结构、阻抗匹配以及引入反对称结构。
但是，上述现有抑制开阻带的方法，可以实现连续扫描性能的周期漏波天线，但普遍需要在原本漏波天线的周期结构上添加额外的辐射结构比如周期性金属贴片或者周期单元外部的匹配枝节，通过添加的辐射结构实现将电磁波辐射到自由空间或者附加匹配结构抑制开阻带实现连续扫描，这样的结构复杂、尺寸较大，实现的平均增益水平和辐射效率较低，且不能同时兼顾大扫描角。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明实施例提供了一种基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构，包括介质基底及附在所述介质基底上的金属结构，所述金属结构至少包括人工表面等离激元波导，所述人工表面等离激元波导是由周期单元结构周期平移得到，共包含若干个周期单元结构；所述人工表面等离激元波导整体呈阻抗阶跃的周期性结构，在横向和纵向方向上均呈对称分布；其中，
每个所述周期单元结构由第一人工表面等离激元传输线结构和第二人工表面等离激元传输线结构交替串联组成，两种传输线结构交替连接形成阻抗不连续的结构；阻抗不连续的传输线结构之间由所述人工表面等离激元短截线连接并实现阻抗匹配；周期单元结构在横向和纵向方向上均呈对称分布；
所述第一人工表面等离激元传输线结构位于周期单元结构的正中间，且其上下两侧区域设置有若干紧邻的凹槽；所述第二人工表面等离激元传输线结构位于所述第一人工表面等离激元传输线结构的左右两侧，且其中间区域设置有若干紧邻且上下对称的凹槽；横向方向上的所述人工表面等离激元短截线连接并匹配两种阻抗不连续的传输线结构。
在本发明的一个实施例中，所述人工表面等离激元波导是平面的，包含的所有周期单元结构均位于所述介质基底的同一层。
在本发明的一个实施例中，每个所述周期单元结构的总长度为所提出整体结构对应人工表面等离激元周期漏波天线的工作频带中心频点处的一个波导波长。
在本发明的一个实施例中，所述第一人工表面等离激元传输线结构和所述第二人工表面等离激元传输线结构中设置的所有凹槽尺寸相等。
在本发明的一个实施例中，所述第一人工表面等离激元传输线结构和所述第二人工表面等离激元传输线结构中所有凹槽的宽度为0.5mm～1.5mm、深度为1.5mm～2.5mm，凹槽之间的间距为1.5mm～2.5mm。
在本发明的一个实施例中，所述人工表面等离激元短截线在横向方向上等分为两段以连接两种阻抗不连续的传输线结构。
在本发明的一个实施例中，所述人工表面等离激元短截线的总长度为所提出整体结构对应人工表面等离激元周期漏波天线的工作频带中心频点处的四分之一个波导波长。
在本发明的一个实施例中，所述第一人工表面等离激元传输线结构对应的阻抗、所述第二人工表面等离激元传输线结构对应的阻抗和所述人工表面等离激元短截线对应的阻抗满足四分之一阻抗变换公式；变换公式表示为：
其中，Z表示所述人工表面等离激元短截线对应的阻抗，Z1表示所述第一人工表面等离激元传输线结构对应的阻抗，Z2表示所述第二人工表面等离激元传输线结构对应的阻抗。
在本发明的一个实施例中，所述人工表面等离激元波导共包含9个周期单元结构，整体结构对应人工表面等离激元周期漏波天线的工作频率范围为7GHz～12GHz。
本发明的有益效果：
本发明提出的基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构，相较于以往基于人工表面等离激元实现的连续扫描漏波结构，首次采用阻抗匹配人工表面等离激元实现周期漏波天线辐射波束的连续扫描，具体地：本发明提出的整体结构包括介质基底及附在介质基底上的金属结构，金属结构至少包括人工表面等离激元波导，人工表面等离激元波导是由周期单元结构周期平移得到，共包含若干个周期单元结构；人工表面等离激元波导整体呈阻抗阶跃的周期性结构，在横向和纵向方向上均呈对称分布；其中，每个周期单元结构由第一人工表面等离激元传输线结构和第二人工表面等离激元传输线结构交替串联组成，两种传输线结构交替连接形成阻抗不连续的结构；阻抗不连续的传输线结构之间由人工表面等离激元短截线连接并实现阻抗匹配；周期单元结构在横向和纵向方向上均呈对称分布；第一人工表面等离激元传输线结构位于周期单元结构的正中间，且其上下两侧区域设置有若干紧邻的凹槽；第二人工表面等离激元传输线结构位于第一人工表面等离激元传输线结构的左右两侧，且其中间区域设置有若干紧邻且上下对称的凹槽；横向方向上的人工表面等离激元短截线连接并匹配两种阻抗不连续的传输线结构。可见，本发明周期单元结构内部通过人工表面等离激元短截线实现阻抗阶跃人工表面等离激元的阻抗匹配，在不需要添加附加结构的情况下就可以有效抑制周期漏波天线特有的开阻带效应，实现阻抗匹配的周期单元结构周期平移得到周期性的人工表面等离激元波导直接辐射电磁波，实现对应人工表面等离激元周期漏波天线的工作频率变化时波束从后向到前向的宽角度连续扫描，使得整体结构效率高，兼顾大扫描角，辐射范围大，结构简单新颖，体积小且易于加工，其在将来微波和太赫兹波段利用人工表面等离激元的集成电路和无线通信系统中有着广阔的应用前景。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构的示意图；
图2(a)～图2(b)是本发明实施例提供的阻抗阶跃的人工表面等离激元结构及其对应的等效电路示意图；
图3是本发明实施例提供的周期单元结构有无匹配人工表面等离激元短截线时对应的色散曲线示意图；
图4是本发明实施例提供的周期单元结构中不同长度的人工表面等离激元短截线对应周期漏波天线的反射参数示意图；
图5是本发明实施例提供的基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构对应的人工表面等离激元周期漏波天线的仿真和测试的散射参数示意图；
图6是本发明实施例提供的基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构对应的人工表面等离激元周期漏波天线的实测归一化辐射方向图示意图；
图7是本发明实施例提供的基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构对应的人工表面等离激元周期漏波天线的增益和效率曲线。
附图标记说明：
1-人工表面等离激元波导；2-周期单元结构；3-第一人工表面等离激元传输线结构；4-第二人工表面等离激元传输线结构；5-人工表面等离激元短截线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
为了实现结构简单、尺寸小，且可以实现平均增益水平和辐射效率高，又兼顾大扫描角的人工表面等离激元连续扫描周期漏波天线，请参见图1，本发明实施例提供了一种基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构，包括介质基底及附在介质基底上的金属结构，金属结构至少包括人工表面等离激元波导1，人工表面等离激元波导1是由周期单元结构2周期平移得到，共包含若干个周期单元结构2；人工表面等离激元波导1整体呈阻抗阶跃的周期性结构，周期性的人工表面等离激元波导1直接实现电磁波辐射，整体结构在横向和纵向方向上均呈对称分布；其中，
每个周期单元结构2由第一人工表面等离激元传输线结构3和第二人工表面等离激元传输线结构4交替串联组成，两种传输线结构交替连接形成阻抗不连续的结构；阻抗不连续的传输线结构之间由人工表面等离激元短截线5连接并实现阻抗匹配；周期单元结构2在横向和纵向方向上均呈对称分布；
第一人工表面等离激元传输线结构3位于周期单元结构2的正中间，且其上下两侧区域设置有若干紧邻的凹槽；第二人工表面等离激元传输线结构4位于第一人工表面等离激元传输线结构3的左右两侧，且其中间区域设置有若干紧邻且上下对称的凹槽；横向方向上的人工表面等离激元短截线5连接并匹配两种阻抗不连续的传输线结构，以达到抑制开阻带的效果。
本发明实施例中，人工表面等离激元波导1是平面的，包含的所有周期单元结构2均位于介质基底的同一层，即由单层人工表面等离激元波导直接实现电磁波的辐射。本发明实施例提供了一种可选方案，如图1所示，人工表面等离激元波导1共包含9个周期单元结构2，整体结构的工作频率范围为7GHz～12GHz。这里，并不局限周期单元结构2的设计数量为9，具体可以根据实现漏波天线想要的效果改变周期单元结构2的数量。
本发明实施例中，每个周期单元结构2的总长度为所提出整体结构对应人工表面等离激元周期漏波天线的工作频带中心频点处的一个波导波长。如图1所示，整体结构对应人工表面等离激元周期漏波天线的工作频率范围为7GHz～12GHz时，可以得到每个周期单元结构2的总长度为18.5mm。
本发明实施例中，第一人工表面等离激元传输线结构3和第二人工表面等离激元传输线结构4中设置的所有凹槽尺寸相等。如图1所示，第一人工表面等离激元传输线结构3上下两侧区域，以及第二人工表面等离激元传输线结构4中间区域灰色部分为周期排列的凹槽，可见，第一人工表面等离激元传输线结构3上下两侧区域的凹槽上下对称，第二人工表面等离激元传输线结构4中间区域的凹槽上下对称，相邻第一人工表面等离激元传输线结构3之间的凹槽数量与第一人工表面等离激元传输线结构3上下两侧的凹槽数量一致，比如图1所示，周期方向(x轴方向)上凹槽数量均为4，即图1中标记的a、b、c、d，每个凹槽形状为人工表面等离激元里常见的“U”形槽，这些凹槽具有相等的尺寸，包括具有相等的凹槽宽度、高度，以及相邻凹槽之间的间距。
优选地，第一人工表面等离激元传输线结构3和第二人工表面等离激元传输线结构4中所有凹槽的宽度为0.5mm～1.5mm、深度为1.5mm～2.5mm，凹槽之间的间距为1.5mm～2.5mm。更优选地，第一人工表面等离激元传输线结构3和第二人工表面等离激元传输线结构4中所有凹槽的宽度为1mm、深度为2mm，凹槽之间的间距为2.5mm。
本发明实施例中，人工表面等离激元短截线5在横向方向上等分为两段以连接两种阻抗不连续的传输线结构。本发明实施例中，人工表面等离激元短截线5的总长度为所提出整体结构对应人工表面等离激元周期漏波天线的工作频带中心频点处的四分之一个波导波长。
为了便于理解匹配的人工表面等离激元短截线5的作用，可以将人工表面等离激元波导主体视为两个传输线段交替连接。图2(a)中左侧“1”和右侧“2”两部分可以分别近似等价于具有不同特征阻抗Z1和Z2的两个传输线段，由此产生阻抗不连续。具体的等效电路模型如图2(b)所示，然后可以计算出不同部分的特性阻抗，图中p表示一个周期单元结构的长度，β表示传输线中电磁波的传播常数。
通常情况下，由于结构不同，两个传输线段的特征阻抗总是不匹配的。这种由这两个传输线段造成的波导中的不连续使得电磁波在传播过程中泄漏。两种不同阻抗结构交替组合可以形成周期性进而产生辐射，但在这种周期天线中仍然存在开阻带效应。在本发明实施例中，使用人工表面等离激元短截线5来匹配两个传输线段之间的阻抗差异。因此，匹配的人工表面等离激元短截线5的阻抗值在阻抗匹配中起着重要的作用，这相当于在不连续处添加一个四分之一阻抗变换器进行阻抗不连续结构的连接和匹配，从而很好地抑制了所提出结构对应人工表面等离激元周期漏波天线中的开阻带。因此，本发明实施例中第一人工表面等离激元传输线结构3对应的阻抗、第二人工表面等离激元传输线结构4对应的阻抗和人工表面等离激元短截线5对应的阻抗满足四分之一阻抗变换公式，根据四分之一阻抗变换公式可直接得到匹配所需的阻抗值：
其中，Z表示人工表面等离激元短截线5对应的阻抗，Z1表示第一人工表面等离激元传输线结构3对应的阻抗，Z2表示第二人工表面等离激元传输线结构4对应的阻抗。
由上述公式计算可得，仅当匹配的人工表面等离激元短截线5的长度为1.8mm时，在侧边频率处，Z1的值为704.006欧姆，Z2为92.5125欧姆，根据四分之一阻抗变换公式计算出的Z值等于255.7013欧姆，与仿真得到的Z最接近。因此，如图1所示，整体结构对应人工表面等离激元周期漏波天线的工作频率范围为7GHz～12GHz时，可以得到匹配的人工表面等离激元短截线5在横向方向上等分的两段长度均为1.8mm。
为了验证本发明实施例提供的基于阻抗匹配人工表面等离激元漏波天线开阻带抑制结构的有效性，进行以下实验进行验证。
图3给出了周期单元结构2有无匹配的人工表面等离激元短截线5的色散曲线。从图中可以看出，当没有人工表面等离激元短截线5存在时，在9.9GHz～10.3GHz的频段内，衰减常数突然增大，同时相位常数接近于0，说明在此频段内存在开阻带效应，天线无法正常辐射；当人工表面等离激元短截线5存在时，可以看到在整个工作频段7GHz～12GHz内，衰减常数始终在0附近，且开阻带不再存在，波束能够从后向连续扫描到前向。
图4给出了周期单元结构中不同长度的人工表面等离激元短截线5对应人工表面等离激元漏波天线的反射参数。从图中可以看出，当匹配的人工表面等离激元短截线5的长度为1.8mm时，反射系数在整个工作频率范围7GHz～12GHz内始终低于-10dB，说明开阻带被成功抑制；而当匹配的人工表面等离激元短截线5的长度取其他值时，在工作频带内总能存在开阻带效应，即在有匹配枝节的情况下，相邻的两段传输线之间能够形成良好的阻抗变换，并成功抑制局部阻抗不连续而引起的反射。
图5给出了基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构对应的人工表面等离激元周期漏波天线的仿真和测试的散射参数。从图中可以看出，仿真和实测结果吻合良好。在整个工作频率范围7GHz～12GHz内，反射系数均小于-10dB，意味着实现了很好的阻抗匹配。同时传输系数始终在-5dB以下，说明有部分能量在传输过程中辐射到自由空间中了。
图6给出了基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构对应的人工表面等离激元周期漏波天线的实测归一化辐射方向图。从图中可看出，当频率发生变化时，辐射的波束角度也随之发生变化，波束能够实现从后向到前向的连续扫描。
图7给出了基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构对应的人工表面等离激元周期漏波天线的增益和效率曲线。从图中可以看到，基于人工表面等离激元的连续扫描漏波天线在整个工作频带内范围内的平均增益可达9.86dBi，平均效率可达87.3％。
上述图3～图7都说明，本发明实施例提出的基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构可以成功实现。
为了更好的验证本发明实施例提出结构的有效性，与现有几篇文献的实现方案进行了实现对比，实验结构如表1所示。
表1本发明与其他实现方案的实验结果
备注：文献[1].J.Y.Yin et al.,“Frequency-controlled broad-angle beamscanning of patch array fed by spoof surface plasmon polaritons,”IEEETrans.Antennas Propag.,vol.64,no.12,pp.5181-5189,Dec.2016.
文献[2].G.Zhang,Q.Zhang,Y.Chen and R.D.Murch,"High-scanning-rate andwide-angle leaky-wave antennas based on glide-symmetry Goubau line,"IEEETrans.Antenna Propag.,vol.68,no.4,pp.2531-2540,April 2020.
文献[3].S.Xu et al.,"A wide-angle narrowband leaky-wave antenna basedon substrate integrated waveguide-spoof surface plasmon polariton structure,"IEEE Antennas Wirel.Propag.Lett.,vol.18,no.7,pp.1386-1389,July 2019.
文献[4].X.Du,H.Li and Y.Yin,"Wideband fish-bone antenna utilizingodd-mode spoof surface plasmon polaritons for endfire radiation,"IEEETrans.Antennas Propag.,vol.67,no.7,pp.4848-4853,July 2019.
文献[5].L.Liu,M.Chen,J.Cai,X.Yin and L.Zhu,"Single-beam leaky-waveantenna with lateral continuous scanning functionality based on spoof surfaceplasmon transmission line,"IEEE Access,vol.7,pp.25225-25231,2019.
文献[6].G.S.Kong,H.F.Ma,B.G.Cai,and T.J.Cui,“Continuous leaky-wavescanning using periodically modulated spoof plasmonic waveguide,”Sci.Rep.,vol.6,no.1,pp.1-9,Sep.2016.
文献[7].M.Wang,H.F.Ma,H.C.Zhang,W.X.Tang,X.R.Zhang and T.J.Cui,"Frequency-fixed beam-scanning leaky-wave antenna using electronicallycontrollable corrugated microstrip line,"IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.66,no.9,pp.4449-4457,Sept.2018.
由表1可以看出，从实现技术来看，文献[1]、文献[2]、文献[3]、文献[5]工作时需要加载额外的贴片或者是复合基片集成波导；从辐射方式来看，文献[4]限定为端射，文献[7]需要电控制；从扫描角度来看，本发明所提结构相较于文献[2]和文献[3]扫描角度小一些，但是文献[2]需要加载额外贴片，[3]是复合基片集成波导；从天线尺寸来看，文献[4]的尺寸虽然最小，但是只能实现端射；从天线输出的平均增益来看，与本发明所提结构一样均采用人工表面等离激元、波束扫描方式的文献[6]，平均增益略高，且扫描角度也较小。从这几方面综合折衷来看，本发明实施例通过设计的阻抗匹配人工表面等离激元周期单元结构抑制开阻带可以实现波束连续扫描方式，兼顾较大扫描角度，天线体积较小且易于加工，辐射范围较大，可以在频率范围为7GHz～12GHz内工作。可见，利用本发明所提结构可以实现在宽频率范围内，波束在结构上半空间和下半空间均可以实现波束由后向到前向的宽角度连续扫描。
综上所述，本发明实施例提出的基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构，相较于以往基于人工表面等离激元实现的连续扫描漏波结构，首次采用阻抗匹配人工表面等离激元实现周期漏波天线辐射波束的连续扫描，具体地：本发明实施例提出的整体结构包括介质基底及附在介质基底上的金属结构，金属结构至少包括人工表面等离激元波导1，人工表面等离激元波导1是由周期单元结构2周期平移得到，共包含若干个周期单元结构2；人工表面等离激元波导1整体呈阻抗阶跃的周期性结构，在横向和纵向方向上均呈对称分布；其中，每个周期单元结构2由第一人工表面等离激元传输线结构3和第二人工表面等离激元传输线结构4交替串联组成，两种传输线结构交替连接形成阻抗不连续的结构；阻抗不连续的传输线结构之间由人工表面等离激元短截线5连接并实现阻抗匹配；周期单元结构2在横向和纵向方向上均呈对称分布；第一人工表面等离激元传输线结构3位于周期单元结构2的正中间，且其上下两侧区域设置有若干紧邻的凹槽；第二人工表面等离激元传输线结构4位于第一人工表面等离激元传输线结构3的左右两侧，且其中间区域设置有若干紧邻且上下对称的凹槽；横向方向上的人工表面等离激元短截线5连接并匹配两种阻抗不连续的传输线结构。可见，本发明实施例周期单元结构2内部通过人工表面等离激元短截线5实现阻抗阶跃人工表面等离激元波导1的阻抗匹配，在不需要添加附加结构的情况下就可以有效抑制周期漏波天线特有的开阻带效应，实现阻抗匹配的周期单元结构2周期平移得到周期性的人工表面等离激元波导1直接辐射电磁波，实现频率变化时波束从后向到前向的宽角度连续扫描，使得整体结构对应的人工表面等离激元周期漏波天线辐射效率高，兼顾大扫描角，辐射范围大，结构简单新颖，体积小且易于加工，其在将来微波和太赫兹波段利用人工表面等离激元的集成电路和无线通信系统中有着广阔的应用前景。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看说明书及其附图，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在说明书中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。相互不同的实施例中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构，其特征在于，包括介质基底及附在所述介质基底上的金属结构，所述金属结构至少包括人工表面等离激元波导(1)，所述人工表面等离激元波导(1)是由周期单元结构(2)周期平移得到，共包含若干个周期单元结构(2)；所述人工表面等离激元波导(1)整体呈阻抗阶跃的周期性结构，在横向和纵向方向上均呈对称分布；其中，
每个所述周期单元结构(2)由第一人工表面等离激元传输线结构(3)和第二人工表面等离激元传输线结构(4)交替串联组成，两种传输线结构交替连接形成阻抗不连续的结构；阻抗不连续的传输线结构之间由人工表面等离激元短截线(5)连接并实现阻抗匹配；周期单元结构(2)在横向和纵向方向上均呈对称分布；
所述第一人工表面等离激元传输线结构(3)位于周期单元结构(2)的正中间，且其上下两侧区域设置有若干紧邻的凹槽；所述第二人工表面等离激元传输线结构(4)位于所述第一人工表面等离激元传输线结构(3)的左右两侧，且其中间区域设置有若干紧邻且上下对称的凹槽；横向方向上的所述人工表面等离激元短截线(5)连接并匹配两种阻抗不连续的传输线结构。
2.根据权利要求1所述的基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构，其特征在于，所述人工表面等离激元波导(1)是平面的，包含的所有周期单元结构(2)均位于所述介质基底的同一层。
3.根据权利要求1所述的基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构，其特征在于，每个所述周期单元结构(2)的总长度为所提出整体结构对应人工表面等离激元周期漏波天线的工作频带中心频点处的一个波导波长。
4.根据权利要求1所述的基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构，其特征在于，所述第一人工表面等离激元传输线结构(3)和所述第二人工表面等离激元传输线结构(4)中设置的所有凹槽尺寸相等。
5.根据权利要求1所述的基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构，其特征在于，所述第一人工表面等离激元传输线结构(3)和所述第二人工表面等离激元传输线结构(4)中所有凹槽的宽度为0.5mm～1.5mm、深度为1.5mm～2.5mm，凹槽之间的间距为1.5mm～2.5mm。
6.根据权利要求1所述的基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构，其特征在于，所述人工表面等离激元短截线(5)在横向方向上等分为两段以连接两种阻抗不连续的传输线结构。
7.根据权利要求1所述的基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构，其特征在于，所述人工表面等离激元短截线(5)的总长度为所提出整体结构对应人工表面等离激元周期漏波天线的工作频带中心频点处的四分之一个波导波长。
8.根据权利要求1所述的基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构，其特征在于，所述第一人工表面等离激元传输线结构(3)对应的阻抗、所述第二人工表面等离激元传输线结构(4)对应的阻抗和所述人工表面等离激元短截线(5)对应的阻抗满足四分之一阻抗变换公式；变换公式表示为：
其中，Z表示所述人工表面等离激元短截线(5)对应的阻抗，Z1表示所述第一人工表面等离激元传输线结构(3)对应的阻抗，Z2表示所述第二人工表面等离激元传输线结构(4)对应的阻抗。
9.根据权利要求1所述的基于阻抗匹配人工表面等离激元的开阻带抑制结构，其特征在于，所述人工表面等离激元波导(1)共包含9个周期单元结构(2)，整体结构对应人工表面等离激元周期漏波天线的工作频率范围为7GHz～12GHz。
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