人工表面等離激元傳輸線(Spoof surface plasmon transmission lines, SSP-TLs),是印刷在介質基板上、具有亞波長褶皺結構、具有深度亞波長場的局域性、可共型傳輸的新型超薄傳輸線。其物理原理來源於超材料概念,由亞波長結構形成等效的負介電常數,從而在微波毫米波及太赫茲頻段實現類表面等離激元(Surface plasmons, SPs)特性。由於對電磁波具有更強的束縛能力、色散特性可根據幾何結構和加載器件靈活可調,因此,人工表面等離激元傳輸線被視爲極具潛力的新型傳輸線。超薄的人工表面等離激元傳輸線由東南大學崔鐵軍教授課題組於2013年提出(PNAS, 110, 40-45, 2013),受到了國際學術及工業界的廣泛關注,已發展出基於此傳輸線的大量無源器件、有源器件、天線及電路。

最近,東南大學毫米波國家重點實驗室崔鐵軍教授課題組(第一作者爲張璇如博士)採用週期加載的變容二極管和短路支節,從而實現了一種易於加載、與微帶線無縫連接、且具有更高場局域性的人工表面等離激元傳輸線。其中短路支節作爲等效的弱電感性元件,與變容二極管串聯,從而增強了加載支節的電容性,增強了傳輸線的波長壓縮特性和場局域性,同時也提高了色散曲線的調節靈敏度,有利於器件小型化。短路支節的加入,只需加載單個均勻電壓,其電壓加載方式與傳統微帶有源器件相同,相比於傳統開路支節可調電路大大簡化。通過電路模型,可準確計算該傳輸線的傳輸常數和阻抗。利用該傳輸線替代相同阻抗的微帶線,可將基於微帶的無源器件(功分器、濾波器等)普適地轉化爲小型化、且頻率可重構器件。該工作中以威爾金森功分器爲例,在傳統微帶46%的電路面積內,實現了35%的中心頻點調節。該工作也給出了該傳輸線和傳統移相器結合的案例,展示了該方法的普適性。

該工作提出的人工表面等離激元傳輸線實現了高度的波長壓縮及場局域性,簡化了變容二極管的加載方式,給出了將微帶無源器件轉化爲小型化、且工作頻率可重構器件的普適方法,具有重要的工程應用價值。

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