[发明专利]一种基于仿表面等离激元的平面紧凑型多路分波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于仿表面等离激元的平面紧凑型多路分波器，该多路分波器可用于通信领域，以实现微波段、毫米波段或太赫兹波段的分波功能。

背景技术

表面等离激元是束缚于金属与介质表面的电磁波，不受光学衍射极限的限制，因而可用于构造紧凑小型化元件，在表面或界面技术及数据存储等方面具有重要应用，已形成表面等离子学。通过在理想导体表面加工周期微结构（其特征尺寸远小于波长）形成的人工电磁结构能够支持仿表面等离激元的传播。利用人工电磁结构能够更方便地操纵电磁波的传播，实现多种新型功能器件。目前已提出的基于仿表面等离激元的分波器结构是纯金属结构，且金属的厚度一般近似为无限大，不利于与其它平面有源器件集成。本发明提出一种便于与平面有源器件集成的支持仿表面等离激元的平面紧凑型多路分波器，其结构紧凑，易于加工，且性能良好。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提出一种基于仿表面等离激元的平面紧凑型多路分波器。该多路分波器可工作于微波段、毫米波段和太赫兹波段。

为达到上述目的，本发明的构思是：本发明提出的多路分波器由多个波导分支组成，每个波导分支由介质板上MIM结构组成，该MIM结构由两片内侧刻蚀有周期凹槽的金属光栅结构和中间的绝缘体（可以是空气或其他介质）构成，该分波器每个波导分支MIM结构中的金属光栅凹槽深度或者宽度等参数不同，使不同分支对不同频率的电磁波的束缚程度不同，从而引导不同频率的电磁波沿着不同分支传播，以实现多路分波的功能。该分波器采用CPW作为馈源来激发介质板上MIM结构中的仿表面等离激元；为改善低频时各波导分支之间的隔离度，部分波导分支前需要引入特别设计的带阻滤波器。

本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种基于仿表面等离激元的平面紧凑型多路分波器，包括介质板和介质板上的金属贴片，其特征在于：该金属贴片上有刻蚀的凹槽构成的多路分波器，该多路分波器由多个波导分支（3、4、5、6）组成，而分支由介质板（12）上金属-绝缘体-金属（metal-insulator-metal, MIM）结构，该MIM结构由两片内侧刻蚀有周期凹槽的金属光栅和中间的绝缘体（可以使空气或绝缘介质）构成，每个波导分支MIM结构中的凹槽深度或者宽度等参数不同，使不同分支对不同频率的电磁波的束缚程度不同，从而引导不同频率的电磁波沿着不同分支传播，以实现多路分波的功能。使用共面波导作为激励源来激发介质板上MIM结构中的仿表面等离激元；为改善低频时各波导分支之间的隔离度，部分波导分支前需要引入特别设计的带阻滤波器。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步：

本发明中介质板上MIM结构为平面结构，通过引入带阻滤波器能充分改善各个波导分支间的隔离度，加工工艺与现在成熟的印刷电路板（PCB）技术兼容，可以很容易地集成到平面电路中。

附图说明

图1是本发明提出的基于仿表面等离激元的多路分波器结构示意图（俯视图）。

图2是图1的前视图。

图3是一个波导分支结构示意图。

图4是带阻滤波器具体结构示意图。

图5是带阻滤波器透射系数S₂₁（图3中端口2 到端口1的透射系数）图。

具体实施方式

使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白理解，下面结合附图和优选实施例，进一步阐述本发明。

实施例一：

参见图1-4，本基于仿表面等离激元的平面紧凑型多路分波器，它包括介质板（12）和介质板上的金属贴片（13），其特征在于：所述金属贴片（13）上有刻蚀的凹槽构成多路分波器，该多路分波器由多个波导分支（3、4、5、6）组成，由介质板（12）上金属-绝缘体-金属MIM结构构成，该MIM结构由两片内侧刻蚀有周期凹槽的金属光栅（2）和凹槽中间的绝缘体（10）构成，凹槽中是空气或绝缘体介质，每个波导分支的MIM结构中的凹槽（11）深度和/或者宽度不同，使不同分支对不同频率的电磁波的束缚程度不同，从而引导不同频率的电磁波沿着不同分支传播，以实现多路分波的功能。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于如下：