本发明涉及一种基于等离激元波导的小型化6:1威尔金森不等功分器，属于新型微波器件、新型人工电磁材料技术领域。
背景技术：
功率分配器是广泛应用于各种微波电路和无线通信系统的关键部件。威尔金森功分器是最为典型的功分器之一，其设计方便，性能良好，可以在所有端口上完美匹配，并在输出端口之间提供理想的隔离。最常见的功分器是功分比等分的，然而随着功率分配比的增大，传统的威尔金森分频器对微带或高阻抗带线的要求，使得其不均匀设计难以实现和制造。现有典型的不等功分比实现电路结构有缺陷地结构和双面平行条线结构。然而，上述两种方法对功分比的提高程度是有限的，且都需要占用底层，影响多层板中的其他层。为了解决上述问题，提出了一种基于并联枝节的新型威尔金森不等功分器，然而，该功分器随着功率分配比的增大，枝节长度也随之增大，这给器件小型化带来了新的挑战。
为了在保持良好性能的同时实现小型化，引入了人工表面等离激元结构，该结构在微波到远红外光谱中支持一种局限于金属表面的电磁模式，其支持更大波矢的模式传播。利用其优良的慢波特性，可以较好地实现功分器的小型化
技术实现要素：
发明目的：本发明的目的在于解决现有的功分器对功分比的提高程度是有限的，且都需要占用底层，影响多层板中的其他层的问题；且解决现有不等功分器尺寸较大，不利于器件小型化的限制的问题。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于等离激元波导的小型化6:1威尔金森不等功分器，主要由两段电感加载的人工表面等离激元波导枝节和等线宽微带结构构成；所述两段枝节由电感加载的人工表面等离激元波导单元周期排列组成。
采用此种设计，装配简单。
进一步地，所述功分器除两段枝节外，均由等线宽的微带结构组成。
进一步地，两段枝节均为单边梳形，且梳形的齿部开缝，人工表面等离激元加载电感焊接在梳形齿开缝处，所有电感均具备相同的电感值。
所述电感加载的人工表面等离激元波导，通过结构设计和尺寸优化，以及电感加载的结构，使得所支持的传播模式波矢较传统结构明显增大，从而可以显著实现器件的小型化。
进一步地，两段电感加载人工表面等激元波导枝节具有不同的长度，两枝节的一端分别位于两输出端口处，与微带结构连接；两枝节另一端均开路。
通过调节两电感加载人工表面等离激元波导枝节的长度，可以实现两输出端口不同的功率分配比率，理论上任意功分比都可以通过枝节长度的精心设计来实现。
进一步地，6:1功分器两枝节长度分别为15mm和8.5mm。
本发明针对的是6:1功分器，然而通过调节微带部分结构长度和两电感加载人工表面等离激元枝节长度，可以调节所述不等功分器的工作频段，从而为电路适用性提供了更大的灵活度。
有益效果：本发明与现有技术相比：
本发明提供的一种基于等离激元波导的小型化6:1威尔金森不等功分器，在微波段可以实现两输出端口6:1功分比，本发明的1端口回波损耗和输出端口隔离度在中心频率处均低于-19db，两输出端口功率差值达到7.68db，本发明相较传统直接加载的不等功分器可以实现面积缩减45％以上。
附图说明
图1为传统单边梳形人工表面等离激元单元结构示意图及其色散特性图；
图2为新型电感加载人工表面等离激元单元结构示意图及其色散特性图；
图3为本发明结构示意图；
图4为本发明仿真两输出端口s参数曲线图；
图5为本发明仿真1端口回波损耗和输出端口隔离度s参数曲线图；
图6为本发明与传统器件尺寸对比示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
实施例
一种基于等离激元波导的小型化6:1威尔金森不等功分器，主要由两段电感加载的人工表面等离激元波导枝节和微带结构构成；所述两段枝节由电感加载的人工表面等离激元波导单元周期排列组成。
采用此种设计，装配简单。
所述功分器除两段枝节外，均由等线宽的微带结构组成。
两段枝节均为单边梳形，且梳形的齿部开缝，人工表面等离激元加载电感焊接在梳形齿开缝处，所有电感均具备相同的电感值。
电感加载的人工表面等离激元波导，通过结构设计和尺寸优化，以及电感加载的结构，使得所支持的传播模式波矢较传统结构明显增大，从而可以显著实现器件的小型化。
两段电感加载人工表面等激元波导枝节具有不同的长度，两枝节的一端分别位于两输出端口处，与微带结构连接；两枝节另一端均开路。
通过调节两电感加载人工表面等离激元波导枝节的长度，可以实现两输出端口不同的功率分配比率，理论上任意功分比都可以通过枝节长度的精心设计来实现。
6:1功分器两枝节长度分别为15mm和8.5mm。
如图1所示为传统单边梳形人工表面等离激元单元结构示意图及其色散特性图，通过调整图中结构参数，尤其是梳形齿长h，可以调控截止频率如图1所示。与微带线相比，传统单边梳形人工表面等离激元单元支持更大波矢模式的传播，且梳形齿长h越长，截止频率越低，特定频段传输的波矢越大，该性质为器件小型化带来可能。
如图2所示为新型电感加载人工表面等离激元单元结构示意图及其色散特性图，通过加载电感可以显著降低结构所支持传播模式的截止频率，且电感值越大，截止频率越低，特定频段传输的波矢越大，器件小型化的程度就越大。
如图3所示，w为线宽，l1和l2分别为两段枝节的长度，为本发明结构示意图，本发明由等线宽微带线部分和两段电感加载的人工表面等离激元波导枝节构成。图中长条形方块代表10nh电感，焊接在梳形齿的开缝上；圆形块代表50欧姆贴片电阻，起隔离作用。信号自左边端口进入，按设计功率比从右边两端口输出，调节两人工表面等离激元波导枝节长度，可以实现不同的功分比。
通过改变如图结构尺寸参数，可以设计工作在不同频段的功分器，以适应不同工作场景的应用需求。
如图4所示为本发明仿真两输出端口s参数曲线图，在中心频率3ghz处，两端口输出功率分贝差值为7.68db，可以较好实现6:1的公分比。
如图5所示为本发明仿真的1端口回波损耗和输出端口隔离度s参数曲线图，可以看到在中心频率3ghz处，1端口回波损耗s11和输出端口隔离度s32均低于-19db；
如图6所示为本发明与传统器件尺寸对比示意图，可以看出在器件最大尺寸方向上，本发明比传统微带结构不等功分器尺寸减少24.5mm，缩减了原结构尺寸的45％，较好地实现了器件的小型化要求。