[发明专利]一种波导功分器

说明书

技术领域

本发明属于电磁波通讯领域，涉及一种波导功分器，具体涉及一种应用超材料的波导功分器。

背景技术

在电磁波通讯领域，波导功分器是一种常用的器件，与微带线功分器相比，具有损耗小的优点。一种典型的波导功分器包括一个输入端口和两个输出端口，两个输出端口的方向相反，在某些应用场合需要得到同方向的输出，要想实现该目的就需要使用拐弯波导，这样做无疑会增加系统的复杂性和电磁波的损失。

超材料是一种新型材料，是由非金属材料制成的基材和附着在基材表面上或嵌入在基材内部的多个人造微结构构成的。人造微结构是组成一定几何图形的圆柱形或扁平状金属丝，例如组成圆环形、I形的金属丝等。每个人造微结构及其附着或占据的部分基材构成一个单元，整个超材料即是由数十万、百万甚至上亿的这样的单元组成的，就像晶体是由无数的晶格按照一定的排布构成的，每个晶格相当于上述的人造微结构及部分基材构成的单元。

由于人造微结构的存在，每个上述单元整体具有不同于基材本身的等效介电常数和等效磁导率，因此所有的单元构成的超材料对电场和磁场呈现出特殊的响应特性；同时，对人造微结构设计不同的具体结构和形状，可改变其单元的等效介电常数和等效磁导率，进而改变整个超材料的响应特性。

将超材料技术应用到波导功分器中，改变了传统的功分器的设计理念，而关于这方面的应用研究在目前还未见披露。

发明内容

为了解决现有技术中的波导功分器在实现同向输出时结构复杂的技术问题，本发明提供了一种波导功分器，通过应用超材料技术可以很容易的实现电磁波功分同向输出，为了实现上述发明目的，采用以下技术方案：

一种波导功分器，包括：一输入波导；两输出波导，处于同一平面且与所述输入波导的开口方向相同；以及，位于所述输入波导与输出波导之间的由至少一个超材料片层构成的超材料板，所述超材料片层包括片状的非金属的基材及附着在所述基材上的多个人造微结构，所述人造微结构包括处于一垂直于所述片状基材的平面即分界面两侧的第一人造微结构和第二人造微结构，所述第一人造微结构和第二人造微结构有多个，且其各自具有相同的折射率椭球，同时其各自的折射率椭球的非寻常光光轴相互平行；

每个所述第一人造微结构和第二人造微结构均为非90度旋转对称结构，二者的折射率椭球的非寻常光光轴的夹角不为零或180度。

进一步地，所述输入波导为圆波导、方波导或椭圆波导；所述输出波导为圆波导、方波导或椭圆波导。

进一步地，所述第一人造微结构和第二人造微结构具有其各自相同的几何形状且相互平行地均匀排布。

进一步地，所述第一人造微结构和第二人造微结构以所述分界面为对称面对称。

进一步地，所述夹角的开口方向与入射电磁波的传播方向一致。

进一步地，所述超材料板包括多个超材料片层，所述多个超材料片层沿垂直于所述超材料片层表面的方向堆叠为一体结构。

进一步地，所述人造微结构为轴对称结构，其对称轴不垂直且不平行于所述分界面。

进一步地，所述人造微结构为“工”字形、  “十”字形或者椭圆形。

进一步地，所述人造微结构为任意非对称结构。

本发明波导功分器结构简单，使用的超材料板是根据人造微观结构对电磁场的响应与其结构有关的原理，使射入的电磁波分成两束与入射方向相同的电磁波射出，使得进入输入波导的电磁波只需通过超材料即实现电磁波分裂成两束并由两输出波导同向输出。

附图说明

图1是本发明波导功分器第一实施例的结构示意图；

图2是本发明波导功分器第二实施例的结构示意图；

图3是本发明波导功分器中超材料板的一种结构示意图；

图4是图3中第一、第二人造微结构中电磁波传播线路示意图；

图5是本发明波导功分器中超材料板另一种人造微结构的结构示意图；

图6是本发明波导功分器中超材料板第三种人造微结构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。