[发明专利]一种基于人工表面等离激元波的环形器

权利要求书

1.一种基于人工表面等离激元波的环形器，其特征在于，包括依次层叠设置的第一永磁体、第一金属地平面、第一泡沫、内部SSPP波导体、第二泡沫、第二金属地平面和第二永磁体；

所述第一泡沫的中心嵌设有第一铁氧体，所述第一铁氧体的厚度小于第一泡沫的厚度，第一泡沫靠近第一金属地平面的一面和所述第一铁氧体的对应表面平齐；

第二泡沫的中心嵌设有第二铁氧体；所述第二铁氧体的厚度小于第二泡沫厚度，第二泡沫靠近第二金属地平面的一面和所述第二铁氧体的对应表面平齐；

所述第一永磁体和第二永磁体用于为所述第一、第二铁氧体外加偏置磁场；所述第一永磁体、铁氧体、内部SSPP波导体和第二永磁体的中心轴线重合；

所述内部SSPP波导体包括三个呈对称结构的梳状波导、中心结和六个金属叶片；所述中心结为铜材质的正三角形结构，正三角形的边等于梳状波导的实际宽度；三个所述梳状波导分别连接中心结的三角形边，用于将导波转化为SSPP波；所述六个金属叶片弧度向外，两两对称排列在每个梳状波导的两侧；

还包括柔性基板，所述三个梳状波导、中心结和六个金属叶片印刷在所述柔性基板上。

2.根据权利要求1所述的环形器，其特征在于，所述第一泡沫与第二泡沫的厚度相等。

3.根据权利要求2所述的环形器，其特征在于，所述柔性基板的介电常数为3.5，正切损耗常数为0.01。

4.根据权利要求3所述的环形器，其特征在于，所述梳状波导的端口处焊接有电阻信号接头，用于输入或输出电磁波；

通过下述公式，根据梳状波导端口电阻，确定所述泡沫的厚度：

式中，Z₀表示梳状波导端口电阻的大小；b表示泡沫的厚度；ε_r表示泡沫的相对介电常数；W_e表示梳状波导的有效宽度；

所述梳状波导端口电阻的大小等于所述电阻信号接头的阻值。

5.根据权利要求4所述的环形器，其特征在于，所述梳状波导的有效宽度的计算公式如下：

式中，W_e表示梳状波导的有效宽度；W表示梳状波导的实际宽度。

6.根据权利要求5所述的环形器，其特征在于，所述金属叶片的长度为12±0.5mm，宽度为5±0.5mm。

7.根据权利要求6所述的环形器，其特征在于，所述梳状波导包括一体成型的梯度梳状导体和矩形梳状导体；

所述梯度梳状导体，向靠近所述中心结的方向倾斜，用于将导波转化为SSPP波；

所述梯度梳状导体与所述矩形梳状导体相接的凹槽端面与所述矩形梳状导体的凹槽尺寸一致；

所述矩形梳状导体，用于传输所述SSPP波至所述中心结；

所述梯度梳状导体的长度等于金属叶片的长度。

8.根据权利要求7所述的环形器，其特征在于，所述梯度梳状导体的倾斜角为：

式中，θ表示梯度梳状波导的倾斜角；L₂表示金属叶片的长度。

9.根据权利要求1所述的环形器，其特征在于，所述第一铁氧体和第二铁氧体均为钇铁石榴石型。