一種超寬帶分型結(jié)構(gòu)人工表面等離子激元功分器的制作方法

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超寬帶分型結(jié)構(gòu)的人工表面等離子激元功分器。

背景技術(shù)：

功率分配器(Power Divider，簡(jiǎn)稱(chēng)功分器)是現(xiàn)代微波通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件之一，它常常用于天線(xiàn)饋電網(wǎng)絡(luò)，混頻器，平衡放大器，功率合成等等。傳統(tǒng)的威爾金森(Wilkinson)功分器工作帶寬窄，而且只在中心頻率附近才有較好的性能。

表面等離子激元(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)是通過(guò)外部電磁場(chǎng)激發(fā)引起的金屬中電荷密度漲落，產(chǎn)生集體振蕩，輻射出的一種電磁波，它的特征是被限制于金屬表面?zhèn)鞑?，屬于表面波。由于金屬的等離子頻率一般都在紫外波段，在微波頻段金屬近似為理想導(dǎo)體，電磁波難以滲透。為了克服上述問(wèn)題，人們提出了人工表面等離子激元(Spoof Surface Plas mon Polaritons,SSPPs)，它是通過(guò)在金屬表面上周期性刻槽或開(kāi)孔等方式，降低金屬的等離子頻率，改變表面波色散特性，從而使電磁波高效傳輸。

在現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的威爾金森功分器帶寬窄，褶皺型的人工表面等離子激元結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的功分器損耗大，這些缺陷均導(dǎo)致現(xiàn)有功分器在實(shí)際的微波超寬帶高效傳輸系統(tǒng)中的受到極大限制；基于此，本發(fā)明提供了一種超寬帶分型結(jié)構(gòu)的表面等離子激元功分器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的寬帶窄、功耗大的缺陷，提供一種超寬帶分型結(jié)構(gòu)的人工表面等離子激元功分器；本發(fā)明超寬帶分型結(jié)構(gòu)的人工表面等離子激元功分器具有結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)、寬頻帶、幅度平衡度優(yōu)異的特點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種超寬帶分型結(jié)構(gòu)人工表面等離子激元功分器，包括：介質(zhì)基板6，以及印制在介質(zhì)基板上的共面波導(dǎo)饋線(xiàn)、表面等離子激元傳輸線(xiàn)5、轉(zhuǎn)換器4、90度彎曲波導(dǎo)6；其特征在于，所述共面波導(dǎo)饋線(xiàn)包括一個(gè)輸入共面波導(dǎo)饋線(xiàn)1和兩個(gè)輸出共面波導(dǎo)饋線(xiàn)2、3，所述輸入共面波導(dǎo)饋線(xiàn)1通過(guò)轉(zhuǎn)換器4連接表面等離子激元傳輸線(xiàn)5，所述表面等離子激元傳輸線(xiàn)5分別通過(guò)90度彎曲波導(dǎo)6連接輸出共面波導(dǎo)饋線(xiàn)3；所述表面等離子激元傳輸線(xiàn)、轉(zhuǎn)換器及90度彎曲波導(dǎo)均為分型結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述表面等離子激元傳輸線(xiàn)5由周期排列的金屬單元組成，金屬單元內(nèi)部挖有矩形槽，且按2次迭代進(jìn)行分型挖槽。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)換器4由線(xiàn)性漸變過(guò)渡結(jié)構(gòu)401、階梯分型結(jié)構(gòu)402、四分之一橢圓403以及直角梯形404組成,線(xiàn)性漸變過(guò)渡結(jié)構(gòu)401與階梯分型結(jié)構(gòu)402級(jí)聯(lián)，四分之一橢圓403上下對(duì)稱(chēng)分布于階梯分型結(jié)構(gòu)上下兩側(cè)。

進(jìn)一步的，所述90度彎曲波導(dǎo)6由由一段四分之一分型結(jié)構(gòu)的圓環(huán)組成。

進(jìn)一步地，所述功分器印制于所述介質(zhì)基板上，整個(gè)結(jié)構(gòu)上下對(duì)稱(chēng)，所述介質(zhì)基板下表面全部為金屬層作為接地板。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果為：

本發(fā)明提供一種超寬帶分型結(jié)構(gòu)人工表面等離子激元功分器，具有結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)、寬頻帶、幅度平衡度優(yōu)異、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工的特點(diǎn)，同時(shí)，通過(guò)適當(dāng)?shù)缺壤糯蠡蚩s小尺寸就能夠?qū)崿F(xiàn)功分器工作頻率的變化，本發(fā)明為平面結(jié)構(gòu)，有利于與其他電路器件集成。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明超寬帶分型結(jié)構(gòu)的人工表面等離子激元功分器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實(shí)施例超寬帶分型結(jié)構(gòu)的人工表面等離子激元功分器的仿真參數(shù)曲線(xiàn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖具體闡明本發(fā)明的實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)理解實(shí)施例僅供參考和說(shuō)明使用，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利保護(hù)范圍的限制。

如圖1所示為本實(shí)施例提供一種超寬帶分型結(jié)構(gòu)的人工表面等離子激元功分器的結(jié)構(gòu)示意圖，包括：介質(zhì)基板(6)，以及印制在介質(zhì)基板上的共面波導(dǎo)饋線(xiàn)、表面等離子激元傳輸線(xiàn)(5)、轉(zhuǎn)換器(4)、90度彎曲波導(dǎo)(6)；其特征在于，所述共面波導(dǎo)饋線(xiàn)包括一個(gè)輸入共面波導(dǎo)饋線(xiàn)(1)和兩個(gè)輸出共面波導(dǎo)饋線(xiàn)(2、3)，所述輸入共面波導(dǎo)饋線(xiàn)(1)通過(guò)轉(zhuǎn)換器(4)連接表面等離子激元傳輸線(xiàn)(5)，所述表面等離子激元傳輸線(xiàn)(5)分別通過(guò)90度彎曲波導(dǎo)(6)連接輸出共面波導(dǎo)饋線(xiàn)(2、3)。

本實(shí)施例中，介質(zhì)基板(6)長(zhǎng)為L(zhǎng)a＝83.3mm，寬為L(zhǎng)b＝110.3mm；共面波導(dǎo)饋線(xiàn)(1)、(2)和(3)的特性阻抗為50歐姆，其中心導(dǎo)體(101)線(xiàn)寬位W0＝1mm，間隙為g0＝0.3m m；共面波導(dǎo)饋線(xiàn)(1)為輸入端，共面波導(dǎo)饋線(xiàn)(2)和(3)為輸出端；周期性分型表面等離子激元傳輸線(xiàn)(5)由周期排列的金屬單元組成，單元的周期為P＝3.3mm，高度為2H＝11mm，金屬內(nèi)部挖有矩形槽，且按2次迭代進(jìn)行分型挖槽。

本實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)共面波導(dǎo)饋線(xiàn)(1)、(2)和(3)到周期性分型表面等離子激元傳輸線(xiàn)(5)的動(dòng)量匹配和阻抗匹配，采用了由一段線(xiàn)性漸變過(guò)渡結(jié)構(gòu)(401)、階梯分型結(jié)構(gòu)(402)、四分之一橢圓(403)以及直角梯形(404)組成的轉(zhuǎn)換器(4)進(jìn)行過(guò)渡，提高電磁波的轉(zhuǎn)換效率，其中四分之一橢圓(403)的長(zhǎng)半軸為L(zhǎng)2，短半軸為L(zhǎng)3，直角梯形(404)的高為L(zhǎng)1。

本實(shí)施例中，為了將電磁波信號(hào)等功率分配成兩路，使用了兩段90度分型結(jié)構(gòu)彎曲波導(dǎo)(6)，它由一段四分之一分型結(jié)構(gòu)的圓環(huán)組成，其內(nèi)半徑為R0＝5.5mm，外半徑為R0+H＝11mm。

本實(shí)施例中，所述的一種超寬帶分型結(jié)構(gòu)的人工表面等離子激元功分器，其特征在于：所述功分器印制于所述介質(zhì)基板上，整個(gè)結(jié)構(gòu)上下對(duì)稱(chēng)，所述介質(zhì)基板下表面全部為金屬層作為接地板。

對(duì)上述超寬帶分型結(jié)構(gòu)的人工表面等離子激元功分器進(jìn)行仿真，其仿真結(jié)果如圖2所示，圖中給出了微波頻段2-12GHz的仿真參數(shù)曲線(xiàn)，包括：反射系數(shù)S11，輸入共面波導(dǎo)饋線(xiàn)1到輸出共面波導(dǎo)饋線(xiàn)2的傳輸系數(shù)S21，輸入共面波導(dǎo)饋線(xiàn)1到輸出共面波導(dǎo)饋線(xiàn)3的傳輸系數(shù)S31；從圖中的仿真參數(shù)曲線(xiàn)可以看出，本發(fā)明具有寬頻帶、幅度平衡度優(yōu)異及低反射的特點(diǎn)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，本說(shuō)明書(shū)中所公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換；所公開(kāi)的所有特征、或所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以任何方式組合。