本發(fā)明屬于微波毫米波電路與系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及一種群時(shí)延調(diào)控器。

背景技術(shù)：

群時(shí)延調(diào)控技術(shù)一直被廣泛應(yīng)用于各種電子儀器以及通信系統(tǒng)中，通過群時(shí)延器，可使輸入信號(hào)延時(shí)一段特定時(shí)間后輸出，進(jìn)而完成對(duì)信號(hào)的特殊控制。相比于其他群時(shí)延器，微波/毫米波群時(shí)延器是直接對(duì)微波/毫米波信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理而非先進(jìn)行電-聲、電-光轉(zhuǎn)換，因而得到更多的系統(tǒng)集成式應(yīng)用。縱觀國內(nèi)外相關(guān)研究動(dòng)態(tài)可知，小型集成化、大范圍、寬帶或多頻帶群時(shí)延調(diào)控實(shí)現(xiàn)是其發(fā)展主流?；陔姶耪T導(dǎo)透明的群時(shí)延因其可實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)緊湊、便于集成、調(diào)控范圍大，因此具有較強(qiáng)的理論研究意義以及應(yīng)用推廣價(jià)值。

最簡單的微波/毫米波群時(shí)延器就是一段特定長度的傳輸線，如微帶線、同軸線、矩形波導(dǎo)等，為減少尺寸、增加群時(shí)延調(diào)控范圍，又發(fā)展出了各種基于耦合線、反射電路以及諧振結(jié)構(gòu)等的緊湊型群時(shí)延器。比如楊林川等人用矩形波導(dǎo)設(shè)計(jì)了一種Ku波段的群時(shí)延均衡器(見楊林川,李茂輝,張德偉,汪永飛,周東方.一種Ku波段群時(shí)延均衡器的設(shè)計(jì)[J]，信息工程大學(xué)學(xué)報(bào),2014,05:576-579.)，該群時(shí)延均衡器采用環(huán)形器與波導(dǎo)加載諧振腔相級(jí)聯(lián)的方法，具有損耗小、群時(shí)延方便可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，但其體積比較大，帶寬比較窄且不易于集成設(shè)計(jì)。

縱觀國內(nèi)外相關(guān)研究動(dòng)態(tài)可知，小型集成化、大范圍、寬帶或多頻帶群時(shí)延調(diào)控實(shí)現(xiàn)是其發(fā)展主流?；陔姶耪T導(dǎo)透明的群時(shí)延因其可實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)緊湊、便于集成、調(diào)控范圍大，因此具有較強(qiáng)的理論研究意義以及應(yīng)用推廣價(jià)值。電磁誘導(dǎo)透明理論的發(fā)展，為提升群時(shí)延調(diào)控能力提供了新思路。通過在低Q“明?！敝幸敫逹“暗?！笨蓪?shí)現(xiàn)窄通帶內(nèi)的高群時(shí)延，甚至是理論上的無限大群時(shí)延。其中Song Han等人通過SRR環(huán)引入明模和暗模(見Han S,Singh R,Cong L,et al.Engineering the fano resonance and electromagnetically induced transparency in near-field coupled bright and dark metamaterial[J].Journal of Physics D:Applied Physics,2015,48(3):035104.)，產(chǎn)生電磁誘導(dǎo)透明效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)窄通帶內(nèi)高群時(shí)延，其優(yōu)點(diǎn)是便于小型化集成設(shè)計(jì)，但是存在通帶帶寬和群時(shí)延量成反比的問題，在一定程度上限制了電磁誘導(dǎo)透明理論與技術(shù)在寬帶系統(tǒng)中的應(yīng)用推廣。為此Chihhui Wu等人曾提出采用多層多諧振結(jié)構(gòu)單元級(jí)聯(lián)的方式(見Wu C,Khanikaev A B,Shvets G.Broadband slow light metamaterial based on a double-continuum Fano resonance[J].Physical Review Letters,2011,106(10):107403.)來解決通帶帶寬與群時(shí)延量成反比的問題，只是這樣卻導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)尺寸龐大難以集成的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種基于電磁誘導(dǎo)透明的群時(shí)延調(diào)控器，在緩和通帶帶寬與群時(shí)延量成反比的矛盾前提下，實(shí)現(xiàn)緊湊、便于集成、調(diào)控范圍大的性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于電磁誘導(dǎo)透明的群時(shí)延調(diào)控器，包括標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)的上腔體、下腔體、插入到標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)上腔體和下腔體之間的介質(zhì)基板、用于介質(zhì)基板定位固定的兩個(gè)銷釘以及用于標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)的上腔體、下腔體定位固定的四個(gè)螺絲；所述介質(zhì)基板正面的金屬微帶結(jié)構(gòu)有倒L形諧振單元、反L形諧振單元、兩排金屬化接地通孔以及兩個(gè)銷釘孔，介質(zhì)基板背面的金屬微帶結(jié)構(gòu)有矩形金屬環(huán)、兩排金屬化接地通孔以及兩個(gè)銷釘孔。

通過調(diào)節(jié)矩形金屬環(huán)和兩個(gè)L形諧振結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸，使其在某一頻帶內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)的相互作用進(jìn)而生成電感應(yīng)透明窗、磁感應(yīng)透明窗以及Fano效應(yīng)透明窗的三個(gè)通帶窗口，即形成電磁誘導(dǎo)透明效應(yīng)；在該效應(yīng)產(chǎn)生的三個(gè)通帶窗口中可以得到三個(gè)大小不同的群時(shí)延峰值，實(shí)現(xiàn)群時(shí)延調(diào)控。其具體設(shè)計(jì)為，合理設(shè)計(jì)矩形金屬環(huán)和兩個(gè)L形諧振結(jié)構(gòu)的尺寸大小，使得調(diào)節(jié)電感應(yīng)透明窗、磁感應(yīng)透明窗以及Fano效應(yīng)透明窗的三個(gè)通帶窗口的位置，即使得大小不同的群時(shí)延峰值按照特定的順序分布，實(shí)現(xiàn)群時(shí)延調(diào)控。

本發(fā)明采用了在具有低損耗的標(biāo)準(zhǔn)金屬矩形波導(dǎo)，由上下腔體和構(gòu)成，在其E面插入介質(zhì)基板，介質(zhì)基板背面的矩形金屬環(huán)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)被稱低Q模的本征模，該模式由矩形金屬環(huán)與外部輸入場的耦合效應(yīng)產(chǎn)生，產(chǎn)生較強(qiáng)烈的吸收，即在標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)可內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)較寬的阻帶，在相同的諧振頻點(diǎn)上，矩形金屬環(huán)的高度越大時(shí)品質(zhì)因數(shù)越低，因此在本發(fā)明設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇阻帶的品質(zhì)因數(shù)較低為好。介質(zhì)基板正面的兩個(gè)L形諧振結(jié)構(gòu)和介質(zhì)基板背面的矩形金屬環(huán)相互作用，在有輸入場的情況下產(chǎn)生了電諧振和磁諧振，它們分別對(duì)應(yīng)具有較高的品質(zhì)因數(shù)的電感應(yīng)透明通帶和磁感應(yīng)透明通帶，同時(shí)兩個(gè)不對(duì)稱的L形結(jié)構(gòu)在有輸入場的情況下產(chǎn)生了Fano效應(yīng)，合理設(shè)計(jì)矩形金屬環(huán)和兩個(gè)L形諧振結(jié)構(gòu)的尺寸，我們就可以得到符合要求的群時(shí)延調(diào)控器。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:

(1)本發(fā)明采用電磁誘導(dǎo)透明的概念設(shè)計(jì)群時(shí)延調(diào)控器，其具有緊湊、便于集成、調(diào)控范圍大等優(yōu)良性能。

(2)本發(fā)明采用矩形金屬環(huán)以及兩個(gè)L形諧振結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)靈活方便，且易于設(shè)計(jì)。

(3)本發(fā)明采用在低Q“明?！敝幸雰蓚€(gè)高Q“暗?！钡姆椒▉韺?shí)現(xiàn)窄通帶內(nèi)的高群時(shí)延，緩和了通帶帶寬和群時(shí)延量之間的矛盾。

本發(fā)明的目的、特征及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖作如下進(jìn)一步的說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的基于電磁誘導(dǎo)透明的群時(shí)延調(diào)控器的結(jié)構(gòu)三維示意圖。

圖2是本發(fā)明提供的基于電磁誘導(dǎo)透明的群時(shí)延調(diào)控器的基板正面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明提供的基于電磁誘導(dǎo)透明的群時(shí)延調(diào)控器的基板背面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明提供的基于電磁誘導(dǎo)透明的群時(shí)延調(diào)控器在ka波段的群時(shí)延仿真及測試效果圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、圖2、圖3所示，一種基于電磁誘導(dǎo)透明的群時(shí)延調(diào)控器，包括構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)的上腔體1、下腔體2、插入到標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)上腔體1和下腔體2之間的介質(zhì)基板3、用于介質(zhì)基板3定位固定的兩個(gè)銷釘4以及用于標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)的上腔體1、下腔體2定位固定的四個(gè)螺絲5；所述介質(zhì)基板3正面的金屬微帶結(jié)構(gòu)有倒L形諧振單元31、反L形諧振單元32、兩排金屬化接地通孔35以及兩個(gè)銷釘孔34，介質(zhì)基板3背面的金屬微帶結(jié)構(gòu)有矩形金屬環(huán)31、兩排金屬化接地通孔35以及兩個(gè)銷釘孔34。

介質(zhì)基板3正面的倒L形諧振單元31以及反L形諧振單元32和介質(zhì)基板背面的矩形金屬環(huán)33相互作用，在有輸入場的情況下產(chǎn)生了電諧振和磁諧振，同時(shí)兩個(gè)不對(duì)稱的倒L形諧振單元31和反L形諧振單元32在有輸入場的情況下產(chǎn)生了Fano效應(yīng)。

通過調(diào)節(jié)倒L形諧振單元31以及反L形諧振單元32和矩形金屬環(huán)33 的結(jié)構(gòu)尺寸，使得調(diào)節(jié)電感應(yīng)透明窗、磁感應(yīng)透明窗以及Fano效應(yīng)透明窗的三個(gè)通帶窗口的位置，即使得大小不同的群時(shí)延峰值按照特定的順序分布，實(shí)現(xiàn)群時(shí)延調(diào)控。

作為一個(gè)實(shí)例，一種基于電磁誘導(dǎo)透明的群時(shí)延調(diào)控器被設(shè)計(jì)、加工、實(shí)驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)為工作于Ka波段的WR-28(7.112mm*3.556mm)，仿真設(shè)計(jì)中選用的介質(zhì)基板為Rogers RT/duroid 5880其介電常數(shù)為2.2，厚度0.254mm，損耗角正切為0.0009，其中介質(zhì)基板3上的電路結(jié)構(gòu)尺寸分別為，介質(zhì)基板3正面的倒L形諧振結(jié)構(gòu)31的高度為3mm，寬度為0.8mm，反L形諧振結(jié)構(gòu)32的高度為3mm，寬度為0.79mm，介質(zhì)基板3背面的矩形金屬環(huán)的高度為3.256mm，寬度為2mm，所有金屬條帶的寬度均為0.2mm。圖4給出了本實(shí)例中群時(shí)延調(diào)控器在Ka波段的群時(shí)延仿真及測試結(jié)果，三個(gè)群時(shí)延峰值呈凹形分布，且仿真及測試結(jié)果基本吻合。

進(jìn)一步，通過調(diào)節(jié)倒L形諧振單元31以及反L形諧振單元32和矩形金屬環(huán)33的結(jié)構(gòu)尺寸，可以改變?nèi)齻€(gè)群時(shí)延峰值的相對(duì)位置，得到更多類型的群時(shí)延分布。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。