[发明专利]基于超材料的微带线

说明书

技术领域

本发明涉及微带线领域，更具体的说，涉及一种基于超材料的微带线。

背景技术

微带线(Microstrip Line)是目前混合微波集成电路(Hybrid Microwave Integrated Circuits，HMIC)和单片微波集成电路(Monolithic Mictowave Integrated Circuits，MMIC)中使用最多的一种平面型传输线。如图1所示，从结构上看，微带线是由很薄的金属带1以远小于波长的间隔置于一接地板2上，金属带1与接地板2之间用介质基板3隔开。

微带线的突出优点是结构小巧、重量轻，可以用刻板、光刻、腐蚀等工艺在不大的体积内制成复杂的微波电路，并且容易与其他的微波器件集成，实现微波部件和系统的集成化。

随着微波元器件和系统的日益小型化，在一些对体积和重量要求苛刻的场合，可以采用微带传输线取代波导来构成微波电路并在同一块基板上组成各种不同的复杂平面电路，包括桥型电路、匹配负载、衰减器天线等。但是采用微带线传输同样存在缺点，即微带线损耗较大、易泄漏电磁能量造成串扰、Q值低、难以实现微调、功率容量小等。

在使用微带线传输过程中，微带线上的导行电磁波沿微带线轴向不断向空间辐射能量而产生漏波，其中电磁波泄露有两种形式：表面波形式5和空间波形式4，如图2所示。目前已经知道微带线在高频段存在一个泄漏主模，这个泄漏主模以表面波的形式向外泄漏电磁波能量；而在低频段，微带线的各个高次模则以空间波的形式向外泄漏电磁波能量。不管是表面波泄漏还是空间波泄漏，在集成电路中，这些漏波都是有害的，它不仅带来传输功率的下降，而且其泄漏的能量还会给周围其他电路带来电磁干扰问题，从而使得系统总体性能下降，因此需要抑制它。

现有技术中，对于抑制微带线主模泄漏的方法主要采用在微带线上敷一层介电常数足够大的薄的介质层；然而，对于微带线高次模泄漏的抑制，则没有什么简单有效的方法。这主要是由于微带线主模泄漏与高次模泄漏的物理机制不同而造成的，微带线高次模的空间波泄漏几乎很难被完抑制掉。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中微带线高次模的空间波泄露的缺陷，提供基于超材料的微带线，该微带线能够有效的抑制空间波泄露，解决微带线之间电磁波串扰的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的如下技术方案：

基于超材料的微带线，所述微带线包括金属带、介质基板以及接地板，所述微带线还包括超材料薄膜，所述超材料薄膜和金属带位于所述介质基板的一侧，且均紧贴于所述介质基板，其中，所述超材料薄膜覆盖所述金属带；所述介质基板由第一基板和第二基板拼接而成，所述第一基板和第二基板具有不同的折射率分布，第一基板两侧均拼接有第二基板，其中，所述金属带正下方设置有第一基板，所述接地板位于所述介质基板的另一侧。

进一步地，所述超材料薄膜由多个超材料片层堆叠而成，且多个超材料片层具有相同折射率分布，所述每一超材料片层均由多个超材料单元组成。

进一步地，所述超材料单元包括人造微结构和供人造微结构附着的单元基材。

进一步地，所述人造微结构为由至少一根金属丝组成对电磁场有响应的平面结构或立体结构，所述金属丝为铜丝或银丝。

进一步地，所述金属丝通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法附着在所述单元基材上。

进一步地，所述人造微结构为雪花状或雪花状的衍生形任意一种。

进一步地，所述单元基材由陶瓷材料、环氧树脂、聚四氟乙烯、FR-4复合材料或F4B复合材料制得。

进一步地，所述第一基板的材料为FR-4。

进一步地，所述第二基板为氧化铝陶瓷材料。

进一步地，所述第一基板的折射率比第二基板的折射率小。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

1、本发明一种基于超材料的微带线通过在介质基板上设置一层超材料薄膜，且所述超材料薄膜覆盖金属带，有效的抑制了微带线空间波形式的漏波，减小了相邻微带线的电磁波串扰。

2、本发明一种基于超材料微带线通过在金属带下面采用氧化铝陶瓷和FR-4作为介质基板，有效地抑制空间波泄露，解决微带线之间电磁波串扰的问题。

附图说明

图1是现有技术中微带线的结构示意图；

图2是现有技术中微带线的漏波形式的示意图；

图3是本发明基于超材料的微带线的结构示意图；

图4是本发明所述超材料薄膜结构示意图；

图5是本发明所述超材料单元结构示意图。