基于人工表面等离激元的场增强和串扰抑制研究

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1、中图分类号：TN828.4论文编号：102870416-S034学科分类号：080904硕士学位论文基于人工表面等离激元的场增强和串扰抑制研究研究生姓名宁苹苹学科、专业电磁场与微波专业研究方向新型人工电磁材料指导教师李茁副教授南京航空航天大学研究生院电子信息工程学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofElectronicandInformationEngineeringResearchonSuperfocusingandCrosstalkSuppressingbasedon

2、SpoofSurfacePlasmonPolaritonsAThesisinElectromagneticFieldandMicrowaveTechnologybyPingpingNingAdvisedbyAssociateProf.ZhuoLiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016摘要人工表面等离激元（SSPPs）是一种在金属周期结构表面（如周期性挖孔或刻槽的金属表面）上传输的电磁模式。2004年，Pendry教授提出人工表面等离激元(SSPPs)的概

3、念后，Hibbins等人在微波和太赫兹波段上用实验验证了SSPPs的存在，为低频段的表面等离激元（SPPs）发展和应用揭开了新的一页。本文主要研究了几种基于SSPPs的微波器件，包括能实现场强高度聚焦的场增强器；带外抑制性高、带内插损小的低通滤波器和具有带陷功能的低通滤波器；能进一步改善差模信号传输性能的微带线差分对。在场增强器的设计中，我们采用渐变结构完成了模式转换和阻抗匹配，实现了空间导波到SSPPs的高效和宽频带转换；通过螺旋型人工表面结构的设计，基于SSPPs的场增强器在10GHz~35GHz频带内获得了高于信号源30倍的场增强效应。通过在常规共面波导信号带两侧的接地带上对称刻蚀周期

4、性凹槽的方法，实现了带外抑制性高，带内插损小的低通滤波器的设计；然后，在低通滤波器的介质基板背面引入带有缺陷的对称牙齿型周期结构实现了具有带陷功能的低通滤波器，该带陷的频率和抑制深度具有可控性。将人工表面等离激元的概念运用到微带差分对中，研究发现，和传统的微带差分对相比，刻蚀双边槽和单边槽的微带差分对，均能更有效抑制串扰、减小差模信号向共模信号的转换，并减小远场电场辐射。关键词：人工表面等离子体激元，亚波长，聚焦，带陷，低通滤波器，串扰IABSTRACTSpoofSurfacePlasmonPolaritons(SSPPs)areelectromagneticwavespropagating

5、alongperiodicallycorrugatedmetalsurfaces.In2004,J.B.Pendryetal.proposedtheconceptofSSPPs,andthenHibbinsetal.verifiedtheexistenceofSSPPsinbothmicrowaveandTHzregimes,openingupanavenueforthedevelopmentandapplicationsofSPPsinlowfrequencies.Inthispaper,somemicrowavedevicesbasedonSSPPsareproposed,includi

6、ngfieldstrengthenhancementdeviceachievinghigh-efficiencyguidingandfocusingofSSPPs,high-performancelowpassfilter,andmicrostripdifferentialpairbasedonSSPPsimprovingthetransmissionperformanceofdifferentialmodesignal.Fieldstrengthenhancementdevicerealizesmomentumandimpedancematchingbyusingthegradientst

7、ructure,andfinallyachievesahigh-efficiencyandbroadbandconversionbetweentheguidedwaveandSSPPs.Numericalsimulationsoftheproposedstructureshowthattheamplitudeofsurfaceelectricfieldattheconicalendpointisnearly3