[发明专利]一种阻带编码可控表面等离激元传输线及其控制方法

说明书

本发明一种阻带编码可控表面等离激元传输线及其控制方法，传输线包括介质基板、位于介质基板正面的人工表面等离激元结构和位于介质基板背面的若干射频高阻线，人工表面等离激元结构包括第一金属条带、两个过渡段和若干可编码人工表面等离激元单元，两个过渡段分别位于传输线两端与渐变共面波导结构连接，且过渡段与第一金属条带连接，并对称设置于第一金属条带两边；可编码人工表面等离激元单元位于过渡段之间，并与介质基板背面的射频高阻线一一对应，可编码人工表面等离激元单元带有变容二极管，且分别与第一金属条带和介质基板背面的射频高阻线连接。本发明实现多通道射频信号同步调制功能，最终实现多路信道信息传输功能。

技术领域

本发明涉及射频传输线，特别是涉及一种阻带编码可控表面等离激元传输线。

背景技术

表面等离子体激元为一种表面电磁波模式，分布在金属和介质的分界面处，将电磁能量紧密地束缚在分界面周围很小的区域内，在光波段具有亚波长特性，可以有效地传输和局域光波，在光通信系统中应用广泛。然而，在微波段金属表现出理想电导体特性，在金属和介质分界面不能直接支持表面等离子体激元。因此基于平面金属开槽结构的人工表面等离激元被提出，其色散特性与表面等离子体激元保持一致，为设计平面等离子体器件提供了可能。

近来，可编程超材料和超表面在电磁波的动态操纵方面得到了很大的发展，这给单个设备提供了通过现场编程实现电开关的不同功能的可能性。在太赫兹和微波频率上都报道了用于表面等离激元的动态操纵的一些工作，但是它们中的大多数是简单的可调表面等离激元而不是可编程表面等离激元。例如，通过将环形谐振器靠近表面等离激元波导，环形谐振器的谐振将引入窄的阻带，其中心频率可以通过控制环形谐振器的谐振响应来调谐，但是环形谐振器的强共振将带来传输稳定性差、阻带窄等缺点。

发明内容

发明目的：提供一种阻带编码可控表面等离激元传输线，其阻带数量、阻带位置和阻带带宽可以通过外部直流偏压编码控制。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种阻带编码可控表面等离激元传输线，包括介质基板、位于介质基板正面的人工表面等离激元结构和位于介质基板背面的若干射频高阻线，其中人工表面等离激元结构包括第一金属条带、两个过渡段和若干可编码人工表面等离激元单元，两个过渡段分别位于传输线两端与渐变共面波导结构连接，且过渡段与第一金属条带连接，并对称设置于第一金属条带两边；可编码人工表面等离激元单元位于过渡段之间，并与介质基板背面的射频高阻线一一对应，可编码人工表面等离激元单元带有变容二极管，且分别与第一金属条带和介质基板背面的射频高阻线连接。

可选的，可编码人工表面等离激元单元包括一段上下带有对称环状结构的金属条带，环状结构包括内外嵌套的两个反向开口的金属环，在内外金属环之间连接一个变容二极管，变容二极管的一个电极通过外金属环连接在第一金属条带上，另一个电极通过内金属环和金属通孔连接在介质基板背面的射频高阻线上。

可选的，射频高阻线包括第二金属条带和串联在第二金属条带上的四个高频电感，通过加载在第一金属条带和射频高阻线之间的直流电压控制可编码人工表面等离激元单元中的变容二极管的容值，进而控制表面等离激元传输线的传输阻带。

可选的，可编码人工表面等离激元单元包括三种电场模式，其中模式二的色散曲线的群速度趋于0无法传输，模式一和模式三被有效激发并传输；在模式一和模式三之间存在色散曲线间隙，因此形成了传输阻带；并且，该阻带位置由可编码人工表面等离激元单元上附加的可变电容进行调节。

可选的，可编码人工表面等离激元单元中的变容二极管的变容范围为0.03pF-2.1pF。

可选的，阻带编码可控表面等离激元传输线的阻带调节范围为7.0GHz-9.3GHz。