一种信号交叉电路结构及集成电路的制作方法

transitions in slotline propagation mode," 2009 ieee mtt-s international microwave symposium digest, 2009, pp. 1029-1032, doi: 10.1109/mwsym.2009.5165875。


技术实现要素：

6.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种信号交叉电路结构及集成电路。
7.为了解决上述技术问题，本发明采用了如下所述的技术方案：一种信号交叉电路结构，其包括不同层且相交的至少两路人工表面等离激元传输线，相交夹角为30
°
以上，相邻层的人工表面等离激元传输线之间设有介质层。
8.作为本发明提供的所述的信号交叉电路结构的一种优选实施方式，所述信号为射频信号或数字信号。
9.作为本发明提供的所述的信号交叉电路结构的一种优选实施方式，所述介质层厚度1mm以下。
10.作为本发明提供的所述的信号交叉电路结构的一种优选实施方式，每一所述人工表面等离激元传输线包括直线式周期性排布且依次连接的周期单元。
11.作为本发明提供的所述的信号交叉电路结构的一种优选实施方式，所述周期单元为凸型单元。
12.作为本发明提供的所述的信号交叉电路结构的一种优选实施方式，所述人工表面等离激元传输线的形成材料为金属或合金或石墨烯。
13.一种集成电路，其具有任一上述的信号交叉电路结构。
14.作为本发明提供的所述的集成电路的一种优选实施方式，所述集成电路为应用于卫星通信设备的集成电路。
15.与现有技术相比，本发明有以下有益效果：针对交叉电路设计较为复杂的问题，本发明提出直接采用基于人工表面等离激元的交叉电路结构。具体地，本发明提出的信号交叉电路结构包括不同层且相交的至少两路人工表面等离激元传输线，相交夹角为30
°
以上，无需如现有交叉电路所需严格的90
°
，本发明最多可以同时容纳360/30=6个信号通道的无影响交叉设计；相邻层的人工表面等离激元传输线之间设有介质层，以将多路人工表面等离激元传输线分别建立在不同层次高度上。
16.本发明人巧妙地利用人工表面等离激元本身对电磁场能量约束力强的特点，从而减弱走线交叉时的信号耦合，实现多通道信号无影响交叉通过的目的。同时，由于设计原理简单，不需要专业的计算和设计，非常利于推广使用。再者，由于该发明对交叉信号通路夹角要求很低（≥30
°
），因此可以同时容纳更多信号通路的无影响交叉，有助于更大限度的提升集成电路设计密度。
17.进一步地，由于人工表面等离激元结构是低通滤波响应，截止频率可以通过结构尺寸方便调节，很容易实现宽带甚至超宽带结构 ，因此基于人工表面等离激元的交叉电路设计的工作带宽可以很宽。
18.综上所述，本发明的有益效果是，本发明提出的基于人工表面等离激元的交叉电路设计，为集成电路交叉设计提供了新的解决方案。相比于传统交叉电路设计方法，该发明的设计方法更简单，更易于实现宽带。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明信号交叉电路结构的一种实施示意图；图2为本发明信号交叉电路结构的一种实施侧视图；图3为本发明信号交叉电路结构的另一种实施示意图；图4为本发明信号交叉电路结构中人工表面等离激元传输线的示意图；图5为图4中周期单元的示意图；图6为图3实施方式下交叉电路结构的传输系数和隔离系数；图7为独立传输线和本发明交叉电路结构的传输系数对比图。
具体实施方式
21.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
23.现有信号交叉电路设计中，为了实现各路信号的完整性，需要进行复杂且十分专业的设计，而且如此设计出来的交叉电路工作带宽有限，限制了交叉电路在未来宽带甚至超宽带电路中的应用和推广；为了避免交叉角度的影响，一般都要求交叉角度为90
°
，又限制了这一类设计的广泛使用和推广。
24.为了解决上述问题，本发明人基于人工表面等离激元结构巧妙地将其应用到交叉电路设计中作为各路传输线。经过大量试验研究，本发明人发现人工表面等离激元本身对电磁场能量约束力强的特点，从而减弱走线交叉时的信号耦合，同时将相邻两路人工表面等离激元传输线1的相交夹角a设计为30
°
以上，可实现多通道信号无影响交叉通过的目的。由于人工表面等离激元本身具有电磁能量约束的能力，因此该交叉信号通路发明设计中，各路传输线之间无需进行额外的隔离设计。
25.具体地，请参考图1-3，本实施例提供了一种信号交叉电路结构，其包括不同层且相交的至少两路人工表面等离激元传输线1，相交夹角a为30
°
以上，相邻层的人工表面等离激元传输线1之间设有介质层2。
26.请参考图2，所述不同层是指各路人工表面等离激元传输线1均不处于同一层，是通过介质层2进行分开，以将各路人工表面等离激元传输线1分别建立在不同的层次高度上。其中，所述介质层2厚度优选为1mm以下，如1mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm、0.1mm。可以理解的是，介质层2厚度也可以大于1mm。为了进一步减小集成电路的整体厚度，优选将所述介质层2厚度控制在1mm以下。跟传统信号走线交叉设计
相比，本发明采用的人工表面等离激元的约束能力增强，使得不同层交叉信号传输线之间的介质间隔可以更薄，更有利于集成电路的薄型化微型化。
27.请参考图1、3，所述相交夹角a是指俯视状态下，各路人工表面等离激元传输线1正投影于同一基板上，相邻的人工表面等离激元传输线1之间的相交夹角a。一般情况下，传统传输线的耦合干扰，会在夹角a变小时，变得更强，故现有传统传输线交叉设计时需要设计相交夹角a为90
°
。但在本发明中，比传统交叉信号传输线设计更能抑制干扰，所以该发明在更小的信号走线夹角a下，优选地，将所述相交夹角a设定为30
°
以上，能够实现与传统交叉信号设计相比相当的甚至更优的干扰抑制能。具体实现时，如此设计，每一路人工表面等离激元传输线1为一种信号走线，如此，最多可以同时容纳6路信号走线且无相互干扰影响，如图4所示。
28.如图4、5所示，每一所述人工表面等离激元传输线1包括直线式周期性排布且依次连接的周期单元11。所述周期单元11为凸型单元。其中，所述凸型单元包括上部12和下部12，上部12宽度窄于下部12宽度，如此所述凸型单元周期性连接后，相邻的上部12之间形成了凹槽，用以传输sspp波。所述凸型单元的形状、尺寸等结构尺寸可以根据实际需要设计。由于人工表面等离激元结构是低通滤波响应，截止频率可以通过结构尺寸方便调节，很容易实现宽带甚至超宽带结构，因此基于人工表面等离激元的交叉电路设计的工作带宽可以很宽。
29.所述人工表面等离激元传输线1的形成材料为金属或合金或石墨烯，还可以是其他良导体。
30.在本发明中，所述信号为射频信号或数字信号，可以理解的是，也可以是其他信号。
31.本发明还提供了一种集成电路，其具有任一上述的信号交叉电路结构。优选地，所述集成电路为应用于卫星通信设备的集成电路。卫星通信设备设计场景下，对整体集成电路尺寸要求较高，电路元器件布局密度高，信号交叉概率很高。采用本发明的信号交叉电路结构，相比于传统交叉电路设计方法，本发明的设计方法更简单，无需专业的计算和设计，更易于实现宽带。
32.图3示出了本发明信号交叉电路结构的一种实施方式，但可以理解的是，并不局限于此。
33.在实施例中，所述信号交叉电路结构包括6路人工表面等离激元传输线1，它们之间用介质板分开，介质板相对介电常数为2.65，厚度为0.5 mm，损耗角正切为0.003。相邻两路人工表面等离激元传输线1的相交交为30
°
。每一路人工表面等离激元传输线1的周期单元11为规则的凸型单元，所述凸型单元包括矩形上部12和矩形下部13，所述矩形上部12宽度为1.0264mm、高度为3.8305mm，所述矩形下部13宽度为2.6966mm、高度为7.0905mm。本实施例的传输效率及隔离系数仿真结果如图6所示。如图7所示，相比现有独立传输线，本发明交叉电路结构的传输效率更高。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
36.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.显然，以上所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本技术的较佳实施例，但并不限制本技术的专利范围。本技术可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本技术说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本技术专利保护范围之内。