[实用新型]一种基片集成人工表面等离激元波导

说明书

一种基片集成人工表面等离激元波导，涉及等离激元波导。设有基片集成波导和金属开槽，所述金属开槽设在基片集成波导，金属开槽为周期性金属开槽，所述金属开槽分布在基片集成波导的单面或呈对称、反对称、偏移对称等方式分布于基片集成波导的双面，用于传输具有极强局域场束缚性能的微波与太赫兹人工表面等离激元。具有带通特性，且具有较为陡峭的上升沿以及下降沿，可以通过改变开槽的有效长度和基片集成波导的宽度调节通带范围。通过尺度变换，放大、缩小单元及枝节结构尺寸，能够用于微波、毫米波或太赫兹波段的人工表面等离激元电磁波的传输。

技术领域

本实用新型涉及等离激元波导，尤其是涉及一种基片集成人工表面等离激元波导。

背景技术

随着信息技术的发展，对通信系统的容量要求越来越高，同时由于在高频微波频段有着极为丰富的频谱资源，现代通信系统正在朝高频微波特别是毫米波频段发展。微带电路具有体积小，结构紧凑，重量轻，造价低等优点，广泛用于微波电路中。但是在较高频尤其是毫米波频段，微带电路的电磁波泄漏和辐射比较严重，电路的传输损耗大。而金属波导虽然在高频段具有低插损，低辐射，高品质因数等优点，但是其体积过大，加工困难，造价昂贵。2002年，吴柯等人在IEEE Microwave&Wireless Components Letters发表论文《Integrated microstrip and rectangular waveguide in planar form》提出了一种新的平面型波导——基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)的概念，其结构是由上下两层金属、中间填充的介质以及左右两排金属通孔构成，是介于微带与介质填充波导之间的一种传输线。SIW可实现高性能微波毫米波平面电路，两排金属过孔相当于矩形波导的金属壁，电磁波被束缚在上下金属面和两侧金属柱构成的封闭空间内。电磁波在其中传播的主模是TE10模，其场分布与矩形波导极为类似，基片集成波导相当于平面化了的矩形波导，相较而言灵活性及可集成性得到了极大的提高，与此同时，基片集成波导的平面特性使得它可以与微带线或带状线等平面传输线相互过渡转换，有益于设备的小型化与集成化。为了在微波与太赫兹等较低频段实现类似于表面等离激元在光波段或红外波段对场的强束缚性能，人们提出了人工表面等离激元(Spoof Surface Plasmon Polaritons,SSPPs)的概念。2013年Xiaopeng Shen，Tie Jun Cui等人在Applied Physics Letters的论文《Planar plasmonic metamaterial on a thin film with nearly zero thickness》研究了周期性开槽的极薄的金属薄膜传输线能够导引人工表面等离激元，实现了人工表面等离激元波导由立体结构向平面结构的转变。具有平面结构的人工表面等离激元波导，由于在微波与太赫兹集成电路与系统的小型化应用中具有重要应用，因此研究扁平化且高传输效率的人工表面等离激元波导具有十分重要的现实意义。

发明内容

本实用新型的目的在于为了在微波与太赫兹波段实现兼具传输特性优和束缚性能强的人工表面等离激元波导，提供一种基片集成人工表面等离激元波导。

本实用新型设有基片集成波导和金属开槽，所述金属开槽设在基片集成波导，金属开槽为周期性金属开槽，所述金属开槽分布在基片集成波导的单面或呈对称、反对称、偏移对称等方式分布于基片集成波导的双面，用于传输具有极强局域场束缚性能的微波与太赫兹人工表面等离激元。

所述金属开槽的形状可为矩形、折弯形、T形、L形、螺旋形等。结构本身具有带通特性，且具有较为陡峭的上升沿以及下降沿，可以通过改变开槽的有效长度和基片集成波导的宽度调节通带范围。

本实用新型通过尺度变换，放大、缩小单元及枝节结构尺寸，能够用于微波、毫米波或太赫兹波段的人工表面等离激元电磁波的传输。

本实用新型的有益效果为：