[实用新型]基于石墨烯的人工表面等离激元一体化动态可调传输器件

说明书

本实用新型公开了基于石墨烯的人工表面等离激元一体化动态可调传输器件，属于微波器件技术领域，包括人工表面等离激元波导，在人工表面等离激元波导两侧对称设置与相连的微带线信号转换过渡部分，微带线信号转换过渡部分均分别与微带线信号传输部分相连；在人工表面等离激元波导上设置低噪功率放大模块，在低噪功率放大模块两侧对称设置石墨烯三明治结构。本实用新型利用电解液调控石墨烯的电导率特性和低噪功率放大芯片相结合，实现了人工表面等离激元的衰减、传输和放大的一体化动态调控，易于平面集成，通过调节石墨烯的外加电压在衰减、传输和放大这三种状态下进行控制，在小型化、高度集成化和可实时动态调控的器件和电路中具有良好的应用前景。

技术领域

本实用新型属于微波器件技术领域，具体涉及基于石墨烯的人工表面等离激元一体化动态可调传输器件。

背景技术

近年来随着通信电子技术地迅速发展，为了追求和实现通信电子产品的体积小和多场景应用的功能，微波器件逐渐朝着小型化、高度集成化和动态可调的方向发展，为了满足这一应用需求和工程技术需要，高度集成化的动态可调微波器件具有十分重要的意义。

表面等离激元是一种沿着金属和介质分界面传播的特殊电磁波，它有着显著的场局域特性和局域场增强特性，为了使得这些独特的优点可以在微波波段得以广泛运用，人工表面等离激元由此产生，其在天线、吸波器和传感器等方面都有着广泛的研究及应用。

对于人工表面等离激元传输线的研究是表面等离激元在微波频段得以运用的关键，但是由于人工表面等离激元明显的损耗特性，使其应用的广泛性受限，近年来有文献提出通过对人工表面等离激元的放大来实现对其损耗的补偿，从而可以实现人工表面等离激元无损耗的传输，甚至是对人工表面等离激元的传输功率进行放大传输。

在电子通信系统中，衰减器一直都是不可或缺的一部分，它可以缓冲电路中的阻抗变化，实现电路的阻抗匹配，同时也可以控制电路中信号传输的大小，这对于人工表面等离激元的应用也是极其重要的。近年来，石墨烯由于其突出的电子和光学性能受到了广泛关注，基于石墨烯的衰减器也在一些文献中得以报道，因为石墨烯的电导率可以通过电压来调节，所以基于石墨烯可以实现动态可调的衰减器，并且有利于实现微波器件的平面集成。

实用新型内容

实用新型目的：为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供基于石墨烯的人工表面等离激元一体化动态可调传输器件，它具有结构设计简单、易于平面集成和小型化的优点，并且可以通过调节外部电压来改变石墨烯的电导率，从而实现人工表面等离激元的衰减、放大和传输的动态调控。

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激元一体化动态可调传输器件，包括人工表面等离激元波导，在所述的人工表面等离激元波导两侧对称设置与相连的微带线信号转换过渡部分，微带线信号转换过渡部分均分别与微带线信号传输部分相连；在所述的人工表面等离激元波导上设置低噪功率放大模块，在低噪功率放大模块两侧对称设置石墨烯三明治结构。

进一步地，所述的微带线信号传输部分、微带线信号转换过渡部分和人工表面等离激元波导均分别为三层结构，中间层均为介质基板，顶层和底层组成双层金属条带结构，顶层的金属条带作为信号传输的导带，底层的金属结构作为金属地。

进一步地，所述的微带线信号传输部分包括依次叠合的固定宽度的金属导带、介质基板和全覆盖金属地结构；所述的微带线信号转换过渡部分包括依次叠合的金属导带介质基板和宽度线性减小的过渡金属地结构；所述的人工表面等离激元波导的中间层为介质基板，顶层和底层分别为镜像对称的梳状金属铜条带。