基于巴伦的人工表面等离激元片上双模传输线

技术特征：
1.一种基于巴伦的人工表面等离激元片上双模传输线，其特征在于：该双模传输线包括介电胶(1)、介质材料（2）、金属地结构（3）、金属带线（4）、奇模信号焊盘（5）、偶模信号焊盘（6）、四端口接地端（7）以及包含位于中间的双模传输线、位于双模传输线两端对称的巴伦结构、位于巴伦结构外侧的焊盘馈电结构；所述双模传输线包含两条互相平行的金属带线（4）以及位于两条金属带线（4）之间的枝节；所述巴伦结构由两层金属结构耦合而成，包含上层金属弯折线（106）、下层金属弯折线（105）、总馈线（103）、金属连接线（109）；所述焊盘馈电结构的焊盘包含奇模信号焊盘（5）、偶模信号焊盘（6）和四端口接地端（7），四端口接地端（7）为长方体金属通孔结构，连接双模传输线所在金属层与覆盖在介质材料（2）之下的金属地结构（3），所述馈电结构为奇模信号焊盘（5）、偶模信号焊盘（6）引出的信号连接线包括金属连接线（109）和总馈线（103）；下层金属弯折线（105）为c形，奇模信号焊盘（5）通过金属连接线（109）连接下层金属弯折线（105）的一端，偶模信号焊盘（6）通过总馈线（103）连接环线（104），环线（104）的开口处分别连接两条金属带线（4），两条金属带线（4）的两端口分别连接上层金属弯折线（106）的内端口即朝向该传输线结构中间的端口，上层金属弯折线（106）的两外端口悬空。2.如权利要求1所述的基于巴伦的人工表面等离激元片上双模传输线，其特征在于：所述巴伦结构，还有第二种结构，即上层金属弯折线（106）的两个内端口即朝向该传输线结构中间的端口连接两条金属带线（4），上层金属弯折线（106）的两个外端口通过巴伦接地线（102）连接位于中间的同一个四端口接地端（7）；下层金属弯折线（105）的一端通过巴伦输入端渐变结构（101）与奇模信号焊盘（5）连接，下层金属弯折线（105）的另一端口悬空。3.如权利要求1所述的基于巴伦的人工表面等离激元片上双模传输线，其特征在于：所述巴伦结构，还有第三种结构，即上层金属弯折线（106）的两个内端口即朝向该传输线结构中间的端口连接两条金属带线（4），或通过四分之一圆环（107）和梯形连接块（108）连接两条金属带线（4），上层金属弯折线（106）的两个外端口分别通过巴伦接地线（102）连接两个四端口接地端（7）；下层金属弯折线（105）的一端通过巴伦输入端渐变结构（101）与奇模信号焊盘（5）连接，下层金属弯折线（105）的另一端口悬空。4.如权利要求1所述的基于巴伦的人工表面等离激元片上双模传输线，其特征在于：所述巴伦结构，还有第四种结构，即为三导体边缘耦合巴伦(8)结构，两个对称的三导体边缘耦合巴伦(8)的输出端口连接金属带线（4）的两端；所述的三导体边缘耦合巴伦(8)由激励带状线（81）、内耦合线（82）、外耦合线（83）构成了巴伦主体的三导线结构，该三导线都是放置在介电胶（1）上方；激励带状线（81）是一条多次弯折的金属带状线，一端通过奇模信号输入端口（80）接入奇模信号焊盘（5），另一端悬空；内耦合线（82）是两段对称的、放置在激励带状线（81）内侧的金属带状线；外耦合线（83）是两段对称的、放置在激励带状线（81）外侧的金属带状线；跨层合成线（84）一端发起于内耦合线（82）的末端，首先向下朝着介电胶（1）底部延伸，90度弯折后在介电胶（1）底部平行延伸，通过激励带状线（81）的下方，直到外耦合线（83）末端下方，跨层合成线（84）再向上与外耦合线（83）末端连接，从而将内耦合线（82）、外耦合线（83）上的信号汇聚成一路信号，经过合成输出线（85），从巴伦输出端口（90）输出；内耦合线（82）分为两段关于结构中轴线对称的折线，两段内耦合线（82）的中部共同连接在内线接地线（86）的一端，并由内线接地线（86）另一端的内耦合线接地端口（91）接入四端口接地端（7）；金属保护环壁（89）是对称分布在外耦合线（83）外侧的两段的c形金属
壁，c形金属壁的最底部与金属地结构（3）接触；外耦合线（83）的一端接入到金属保护环壁（89），从两段金属保护环壁（89）分别引出下接地线（87）、上接地线（88），并分别通过下接地端口（92）、上接地端口（93）与邻近的四端口接地端（7）连接。5.如权利要求1所述的基于巴伦的人工表面等离激元片上双模传输线，其特征在于：所述巴伦结构，还有第五种结构，该结构包括奇模探针垫（9）、偶模探针垫（10）、地探针垫（11）、下层大平板（12）、下层小平板（13）；奇模探针垫（9）、偶模探针垫（10）、地探针垫（11）位于介电胶（1）上方，下层大平板（12）、下层小平板（13）位于介质材料（2）上方；奇模探针垫（9）、偶模探针垫（10）与下层小平板（13）之间，以及地探针垫（11）与下层大平板（12）之间设有小规模金属通孔（14），下层大平板（12）之下设有背金通孔（15），背金通孔（15）的最低处与金属地结构（3）接触；该巴伦结构中，直角型带状输入线（201）位于介质材料（2）的上方，是一条经过90
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弯折的金属带状线，一端接入奇模探针垫（9）下方的下层小平板（13），另一端与下层金属框（203）的一个端口连接；下层金属框（203）是一个方框去掉一条长边形成的，上层金属框（204）在介电胶（1）上方，是一个方框去掉一条长边，并在另一条长边中央去除一部分，剩余部分与下层金属框（203）正对；巴伦通地过渡线（202）与巴伦结构两侧的地探针垫（11）连接。6.如权利要求1、2、3、4或5所述的基于巴伦的人工表面等离激元片上双模传输线，其特征在于：所述双模传输线中的枝节为波浪形人工表面等离激元单元（130），所述波浪形人工表面等离激元单元（130）包括多个放置在两条互相平行的金属带线（4）之间的区域并且沿着金属带线（4）的长度方向周期性排列的波浪形结构，该波浪形人工表面等离激元单元（130）为两个镜像对称的波浪形人工表面等离激元单元结构，每一个波浪形人工表面等离激元单元结构包含顺序连接的四分之一圆弧金属线、按尺寸由大到小互连的上半圆金属环、下半圆金属环，其中，四分之一圆弧金属线的一端连接金属带线（4），另一端连接半圆金属环。7.如权利要求6所述的基于巴伦的人工表面等离激元片上双模传输线，其特征在于：所述波浪形人工表面等离激元单元（130）中，所述的半圆金属环有六个，增加半圆金属环数量将降低传输线的色散截止频率，增强波浪形人工表面等离激元单元（130）金属表面的场束缚能力。8.如权利要求1、2、3、4或5所述的基于巴伦的人工表面等离激元片上双模传输线，其特征在于：所述双模传输线中的枝节为折线形人工表面等离激元单元（120），所述折线形人工表面等离激元单元（120）包括多个放置在两条互相平行的金属带线（4）之间的区域并且沿着金属带线（4）的长度方向周期性排列的折线形结构，该折线形人工表面等离激元单元（120）为两个镜像对称的折线形人工表面等离激元单元结构，每一个折线形人工表面等离激元单元（120）包含顺序连接的方波状结构，该方波状结构的一端接金属带线（4），另一端悬空。9.如权利要求8所述的基于巴伦的人工表面等离激元片上双模传输线，其特征在于：所述折线形人工表面等离激元单元（120）中顺序连接的方波状结构有五个，增大金属带线（4）的宽度、增大折线形人工表面等离激元单元（120）方波的长度与宽度、增加方波的个数或增大各折线形人工表面等离激元单元（120）的周期长度，将使该传输线截止频率下降，折线形人工表面等离激元单元（120）金属表面的场束缚能力增强。
10.如权利要求1、2、3、4或5所述的基于巴伦的人工表面等离激元片上双模传输线，其特征在于：所述双模传输线中的枝节为弹簧形人工表面等离激元单元（110），所述弹簧形人工表面等离激元单元（110）包括多个放置在两条互相平行的金属带线（4）之间的区域并且沿着金属带线（4）的长度方向周期性排列的弹簧形结构，该弹簧形人工表面等离激元单元（110）为上下两个镜像对称的弹簧形人工表面等离激元单元结构，每一个弹簧形人工表面等离激元单元（110）包含多个按周期排列的形状一致的半圆环，相邻半圆环的开口处由互连线连通，该弹簧形人工表面等离激元单元的一端接金属带线（4），另一端悬空。11.如权利要求10所述的基于巴伦的人工表面等离激元片上双模传输线，其特征在于：所述弹簧形人工表面等离激元单元（110）中所述的半圆环有六个，增大半圆环的外径与内径、增加半圆环的个数、增大各弹簧形人工表面等离激元单元之间的周期长度，将使该弹簧形人工表面等离激元单元的传输截止频率下降，弹簧形人工表面等离激元单元（110）金属表面的场束缚能力增强。12.如权利要求1、2、3、4或5所述的基于巴伦的人工表面等离激元片上双模传输线，其特征在于：所述双模传输线中的枝节为蝶形人工表面等离激元单元（140），所述蝶形人工表面等离激元单元（140）包括多个放置在两条互相平行的金属带线（4）之间的区域并且沿着金属带线（4）的长度方向周期性排列的蝶形结构，该蝶形人工表面等离激元单元（140）为两个镜像对称的半蝶形构成一个完整的蝶形结构，该蝶形人工表面等离激元单元（140）的一端接金属带线（4），另一端悬空。13.根据权利要求4所述的基于巴伦的人工表面等离激元片上双模传输线，其特征在于：所述的三导体边缘耦合巴伦(8)，边缘耦合发生于激励带状线（81）与内耦合线（82）之间以及激励带状线（81）与外耦合线（83）之间；内耦合线（82）与激励带状线（81）的边缘相距5um；所述的外耦合线（83）与激励带状线（81）的边缘相距5um。14.根据权利要求1、2、3或4所述的基于巴伦的人工表面等离激元片上双模传输线，其特征在于：所述偶模信号焊盘(6)，其引出的总馈线(103)接入环线（104）的长边中央，环线（104）悬空的两端与金属带线（4）两侧相接，环线（104）关于金属带线（4）对称分布，以实现等幅同相的偶模馈电；环线（104）长度可调。15.根据权利要求4所述的基于巴伦的人工表面等离激元片上双模传输线，其特征在于：所述的偶模信号焊盘（6），其引出一条天线引线（161），经过梯形过渡段后以带状线形式，经两次90
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弯折与两条结构相同互相平行的金属带线（4）中间的跨层耦合天线（162）的一端连接；偶模信号从介质材料（2）上方的天线引线（161）和跨层耦合天线（162）传输。

技术总结
本发明提供了基于巴伦的人工表面等离激元片上双模传输线，该双模传输线包含位于中间的双模传输线、位于双模传输线两端对称的巴伦结构、位于巴伦结构外侧的焊盘结构和激励部分；所述双模传输线包含两条结构相同互相平行的金属带线以及位于两条金属带线之间的枝节；可同时支持奇模人工表面等离激元与偶模人工表面等离激元两种信号的传输，并且不仅适用于砷化镓、氮化硅等三五族芯片，而且也适用于其他芯片及印制电路板等技术。本发明设计结构简单，通过对结构的等比例缩小与放大可支持太赫兹波段、微波段及毫米波频段的设计，在高通量通信、多模通信、高通量总线等领域具有良好的发展前景。发展前景。发展前景。


技术研发人员：鲍迪 崔铁军 陆恺 李辰谌 吴杰民
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2022/12/30