[发明专利]一种太赫兹MEMS可重构功分器及其实现方法

权利要求书

1.一种太赫兹MEMS可重构功分器，其特征在于，所述太赫兹MEMS可重构功分器包括：太赫兹波导功分器和MEMS角度执行器；

太赫兹波导功分器包括：第一至第四矩形波导、第一耦合波导、第二耦合波导、第一级联波导以及第二级联波导；其中，第一至第四矩形波导完全相同，第一和第二耦合波导完全相同，第一和第二级联波导完全相同；太赫兹波的传播面为xy平面，第一至第四矩形波导的传播方向沿y轴，第一和第二耦合波导的传播方向沿x轴；第一和第二矩形波导分别通过波导弯头连接至第一耦合波导的上端；第三和第四矩形波导分别通过波导弯头连接至第二耦合波导的下端；第一耦合波导的下端与第二耦合波导的上端通过第一级联波导和第二级联波导连接，第一级联波导和第二级联波导关于x轴对称；第一至第四矩形波导、第一和第二耦合波导以及第一和第二级联波导沿传播方向的横截面均为矩形；

在第一级联波导和第二级联波导的底部分别开设对称的开口，在第一和第二级联波导的底部安装MEMS角度执行器；

MEMS角度执行器包括：衬底、金属基底、第一隔热带、双晶片悬臂梁阵列、第二隔热带、金属面、电源端口、地端口以及金属导线；其中，对应第一和第二级联波导底部的开口，在衬底的顶表面分别开设对称的安装槽；在每一个安装槽内的底表面分别铺设金属基底，金属基底覆盖安装槽的底表面；在双晶片悬臂梁阵列的上边缘和下边缘分别设置连接为一体的第一隔热带和第二隔热带，第一和第二隔热带沿y轴；在第二隔热带的下边缘设置连接为一体的金属面；第一隔热带、双晶片悬臂梁阵列、第二隔热带和金属面连接为一体并且位于同一个平面构成可调谐平面；在每一个安装槽内相应设置一个可调谐平面，可调谐平面通过第一隔热带固定在安装槽的上侧壁边缘，双晶片悬臂梁阵列施加偏置电压加热后弯曲，带动整个可调谐平面以第一隔热带为轴转动设定的角度，转动轴沿y轴，角度与外部电源施加的偏置电压成正比，偏置电压越高，可调谐平面转动的角度越大；衬底的外边缘大于第一和第二级联波导底部的开口，衬底的外边缘固定在第一和第二级联波导的底部外；可调谐平面的面积不大于安装槽的面积，开口的面积不小于安装槽的面积，两个可调谐平面分别通过相应的开口位于第一和第二级联波导内；在衬底上设置电源端口和地端口，两个双晶片悬臂梁阵列分别通过金属导线连接至相应的电源端口和地端口；外部电源连接至电源端口和地端口，外部电源的能量从电源端口输入到双晶片悬臂梁阵列中，再从地端口输出，实现对双晶片悬臂梁阵列施加偏置电压；

第一至第四矩形波导互相等价，从第一矩形波导入射的太赫兹波经过第一耦合波导至第一级联波导和第二级联波导分成幅值相同且相位差为90°的两路，两路太赫兹波分别传输至第一和第二级联波导内，分别位于第一和第二级联波导的可调谐平面等效为理想导体，入射到可调谐平面上的太赫兹波被可调谐平面反射回第一耦合波导，而没有入射到可调谐平面的太赫兹波通过可调谐平面与级联波导顶部之间的空隙透射至第二耦合波导；通过同时调节第一和第二级联波导内的可调谐平面的角度，控制可调谐平面与级联波导顶部之间的空隙大小，以此控制反射或透射的太赫兹波的功率；外部电源通过电源端口和地端口加载偏置电压至双晶片悬臂梁阵列，对双晶片悬臂梁阵列进行加热，双晶片悬臂梁阵列由于加热导致弯曲，使得双晶片悬臂梁阵列绕y轴转动，从而带动可调谐平面绕y轴转动；通过调节加载至双晶片悬臂梁阵列的偏置电压大小，同时调节两个可调谐平面绕y轴转动相同的角度，从而调节太赫兹波在可调谐平面处反射或透射的功率；从第一和第二级联波导反射至第一耦合波导的两路太赫兹波由于相位叠加原理合成为一路后从第二矩形波导输出；从第一和第二级联波导透射到第二耦合波导的两路太赫兹波由于相位叠加原理合成为一路后从第三矩形波导输出，其中第四矩形波导理论上无功率输出，实现端口阻抗匹配的作用；从而通过MEMS角度执行器控制太赫兹波在第一和第二级联波导中反射或透射的功率，实现太赫兹波导功分器的输出功率可调功能。

2.如权利要求1所述的太赫兹MEMS可重构功分器，其特征在于，所述MEMS角度执行器的衬底采用硅、氮化硅、碳化硅和砷化镓中的一种。

3.如权利要求1所述的太赫兹MEMS可重构功分器，其特征在于，所述第一至第四矩形波导、第一和第二耦合波导、第一和第二级联波导采用高导电率材料。