[发明专利]一种基于石墨烯的基片集成波导动态可调衰减器

说明书

本发明公开了一种基于石墨烯的基片集成波导动态可调衰减器，属于衰减器技术领域，该衰减器包括基片集成波导和石墨烯三明治结构，石墨烯三明治结构等间距嵌入基片集成波导的介质中；石墨烯三明治结构包括两个单层石墨烯和隔膜纸，隔膜纸设置在两个单层石墨烯之间；隔膜纸浸透离子液，在隔膜纸的一端的两面涂有导电碳浆，导电碳浆连接偏置电压；石墨烯一端接触涂在隔膜纸上的导电碳浆，以调节石墨烯三明治结构的电导率。本发明衰减器由基片集成波导和插在介质中的石墨烯三明治结构构成，可以通过调节石墨烯的电导率、石墨烯的长度以及石墨烯三明治结构间的距离来调节衰减器的衰减量和衰减量的动态调控范围。

技术领域

本发明属于衰减器技术领域，具体涉及一种基于石墨烯的基片集成波导动态可调衰减器。

背景技术

衰减器是一种在不引起信号失真并可以增强阻抗匹配的前提下控制信号传输能量的重要元件，其广泛地应用于电子设备中，它的主要用途是：调整电路中信号的大小；在比较法测量电路中，可用来直读被测网络的衰减值；改善阻抗匹配，若某些电路要求有一个比较稳定的负载阻抗时，则可在此电路与实际负载阻抗之间插入一个衰减器，能够缓冲阻抗的变化。

近年来石墨烯由于具备突出的机械、电子和光学性能而受到广泛关注，而且在微波段基于石墨烯的一些元件最近几年也被提出。由于在微波段石墨烯的电导率动态可调，因此最近有一些文献提出了基于石墨烯的动态可调的衰减器。

目前已报道出的基于石墨烯的动态可调的衰减器都是基于微带线结构，但是这种衰减器都具有较大的回波损耗，因此与这种衰减器相连的电路元件的性能会有所下降。为了减小衰减器的回波损耗并使其更便于与平面电路集成，使用基片集成波导的结构做衰减器是一种较好的选择。

目前已报道出的基于基片集成波导的可调衰减器使用PIN二极管提供可调控的电阻，以此来改变衰减器的衰减量。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种基于石墨烯的基片集成波导动态可调衰减器，可以通过外加电压改变石墨烯的电导率来控制衰减器的衰减量。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于石墨烯的基片集成波导动态可调衰减器，该衰减器包括基片集成波导和石墨烯三明治结构，所述的石墨烯三明治结构等间距嵌入基片集成波导的介质中；所述的石墨烯三明治结构包括两个单层石墨烯和隔膜纸，隔膜纸设置在两个单层石墨烯之间；所述的隔膜纸浸透离子液，在隔膜纸的一端的两面涂有导电碳浆，导电碳浆连接偏置电压；所述的石墨烯一端接触涂在隔膜纸上的导电碳浆，以调节石墨烯三明治结构的电导率。

在所述的基片集成波导的上部和下部分别对称设置两排金属过孔。

所述的基片集成波导的两端通过微带线性渐变线和微带线相连。

该衰减器包括基片集成波导和两个石墨烯三明治结构，所述的两个石墨烯三明治结构嵌入基片集成波导的介质中，基片集成波导的介质被分为三个部分。

在所述的基片集成波导上下表面分别设置金属板。

所述的微带线为50Ω。

所述的基片集成波导介质相对介电常数3-3.5，厚度1mm-2.5mm。

所述的两排金属过孔间的距离10mm-20mm。

所述的石墨烯三明治结构长度为40mm-60mm。

相邻的所述石墨烯三明治结构间的距离为7.8mm-10mm。