[实用新型]基于石墨烯的人工表面等离子激元动态可调柔性衰减器

说明书

本实用新型公开了基于石墨烯的人工表面等离子激元动态可调柔性衰减器，属于微波器件技术领域，包括人工表面等离激元传输线，在人工表面等离激元传输线两侧对称设置与之相连接的导行波转换人工表面等离子激元波过渡结构，导行波转换人工表面等离子激元波过渡结构均与槽线过度部分、槽线馈电传输线依次相连；在人工表面等离激元传输线上放置石墨烯三明治结构。该柔性衰减器利用电压控制石墨烯的方阻，从而实现人工表面等离激元的衰减量动态可调功能，设计简单，具有较低的回波损耗，可不使用波模式转换器直接集成到人工表面等离子激元器件和系统中。而且具有柔性特性，可弯折且可扭曲，适合集成于柔性于微波器件和系统中，具备很好的工程应用前景。

技术领域

本实用新型属于微波器件技术领域，涉及基于石墨烯的人工表面等离子激元动态可调柔性衰减器。

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。

石墨烯是一种由碳原子形成的新型二维材料。近年来由于它的优良的机械、热学、光学、电学属性起了广泛关注度，一些基于石墨烯的微波器件被提出。在微波频段，最关注的是它的电调特性，基于此特性，一些应用于微波频段的可调衰减器被提出。目前，基于石墨烯的衰减器都是非柔性衰减器，不利于集成到柔性微波器件和系统中，比如可穿戴设备、可折叠设备等。

由于局域场增强、弯曲损耗低和柔性等优势，人工表面等离子激元被广泛地应用在微波器件和系统中。在基于人工表面等离子激元的微波系统中，如果使用传统的衰减器，需要使用模式转换器在传统衰减器中的导行波和人工表面等离子激元波之间进行多次转换，这会造成系统结构复杂和模式转换损耗等问题。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的在于提供基于石墨烯的人工表面等离子激元动态可调柔性衰减器，结构简单，衰减值动态可调和柔性等优点，可以替换人工表面等离子激元系统中使用的传统衰减器，避免了系统中模式转换所造成损耗和结构复杂问题，并且由于衰减器具有柔性的特点，利于集成到柔性微波器件和系统中。

技术方案：为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

基于石墨烯的人工表面等离子激元动态可调柔性衰减器件，包括人工表面等离激元传输线，在所述的人工表面等离激元传输线两侧对称设置与之相连接的导行波转换人工表面等离子激元波过渡结构，所述的导行波转换人工表面等离子激元波过渡结构均与槽线过度部分、槽线馈电传输线依次相连；其中，在所述的人工表面等离激元传输线上放置石墨烯三明治结构。

进一步地，所述的槽线馈电传输线为两层结构，上层是刻蚀槽缝的金属条带，下层是介质基板。

进一步地，所述的槽线过渡部分为两层结构，上层是刻蚀槽缝的金属条带，下层是介质基板。

进一步地，所述的导行波转换人工表面等离子激元波过渡结构为两层结构，上层是刻蚀槽缝的金属条带，下层是介质基板；导行波转换人工表面等离子激元波过渡结构由12个深度渐变的沟槽构成，沟槽宽度均为1mm，最浅沟槽深度为0.5mm，依次增长0.5mm，最深沟槽深度为6mm；其中，靠近人工表面等离激元传输线一侧的沟槽最深，远离人工表面等离激元传输线一侧的沟槽最浅。

进一步地，所述的人工表面等离激元传输线为两层结构，上层是刻蚀槽缝的金属条带，下层是介质基板；人工表面等离激元传输线由11个深度相同的沟槽周期排列构成，沟槽宽度1mm，深度6.5mm。

进一步地，所述的石墨烯三明治结构为三层结构，自上而下分别是单层石墨烯方片、浸泡离子液的隔膜纸、单层石墨烯方片；所述的上下两层单层石墨烯方片由隔膜纸隔开，隔膜纸的厚度为0.05mm。