一种基于忆阻器的ASK电磁波调制的超表面制造技术

本发明专利技术提供一种基于忆阻器的ASK电磁波调制的超表面，包括，金属谐振单元、底座，其中，金属谐振结构由两个完全相同的半封闭式谐振金属环组成，其中一个作为忆阻器的顶电极，一个作为忆阻器的底电极，阻变层采用外延生长方式，衬底采用导电材料，同时在衬底和阻变层之间加入钝化层。本发明专利技术利用忆阻器结构将阻变层作为超表面的介质层，通过改变超表面外加电压的大小，实现对电磁波的ASK调控。传统无线通信系统的载波调制过程，需要利用混频器等设备将基带信号与载波进行混频。在本系统中，设计编码超表面来接收信号的调制和传输，而不需要使用原来复杂的模拟器件。用原来复杂的模拟器件。用原来复杂的模拟器件。

【技术实现步骤摘要】
一种基于忆阻器的ASK电磁波调制的超表面


[0001]本专利技术属于无线通讯领域，尤其是涉及一种基于忆阻器直接调制的ASK电磁波调制的超表面。

技术介绍

[0002]传统的电磁调控技术已无法满足现代社会的需求，而电磁超材料凭借其特殊的电磁特性成为调控电磁波的重要途径。超材料是由周期性或非周期性的亚波长单元组成的人工复合结构，它们具有天然材料所不具备的电磁特性，能够以不寻常的方式调控电磁波。超材料能够任意调整介电常数和磁导率并有能力操纵电磁波，可以通过超材料来实现，包括隐形隐身、负折射、吸波器和超分辨率成像等。
[0003]忆阻器是独立于电阻、电容和电感之外的第四种基本电路元素。在1971年首次提出忆阻器的概念，在2008年惠普公司首先从实验上证实了忆阻器件的存在。忆阻器是一种具有记忆功能的非线性两端无源器件，它用阻值变化反应了器件两端总磁通量φ对流过其中的电荷量q的变化关系，可反映器件的历史状态，从而实现记忆功能。由于其具有的独特电阻记忆功能，忆阻器在高密度存储、可重构逻辑电路和神经元器件等方面具有很大的应用潜力，尤其是在多值非挥发存储方面的应用。
[0004]现代无线通信系统的工作原理大致如下：首先，将所需传输的信息转化为二进制代码，即所谓的数字基带信号，其次将该信号经过数字
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模拟转换，再通过载波将其调制成已调信号，最后通过射频链路和天线，发射到自由空间中去。接收端是一个逆过程，接收到的信号经过解调、模数转换后才能变为所传输的信息本体。整个过程中需要用到数字模拟转换器、混频器、解调器等一系列复杂器件。
[0005]现代数字通信系统中，根据已调信号参数改变类型的不同，数字调制主要分为振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。在这些调制方法中，信号被分别加载于载波的幅度、频率和相位上。

技术实现思路

[0006]忆阻器具有非常简单的金属
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阻变层
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金属（MIM）三明治结构，其阻值在电流由流经的电流或者施加的电压来确定。莫特忆阻器是采用莫特绝缘体材料作为阻变层的忆阻器，是易失性存储器即当外加电流或者电压撤去后，其阻值很快回到初始状态。根据能带理论，莫特（Mott）绝缘体（如VO2、NbO2、NiO等）在常温、常压下是很好的绝缘体。但是在高温或者高压下，可以由绝缘体状态转换成导体状态，称之为绝缘体
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金属转变现象。利用莫特绝缘体材料作为阻变层，制备出来的莫特忆阻器可以在合适的外加电流或者电压下，持续在高低阻态之间转变。
[0007]ASK即幅移键控又称为振幅键控，是一种相对简单的调制方式。幅移键控(ASK)相当于模拟信号中的调幅，只不过与载频信号相乘的是二进制数码而已。幅移就是把频率、相
位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来传递的。
[0008]调制信号为二进制数字信号时，这种调制称为二进制数字调制。在2ASK调制中，载波的幅度只有两种变化状态，即利用数字信息0或1的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续输出。有载波输出时表示发送1，无载波输出时表示发送0。利用莫特忆阻器的开关特性，结合超材料吸波器，设计一个ASK调制的无线通信。其原理是通过电压控制莫特忆阻器的开关状态，可以改变本专利技术在特定频点下的吸波效果，从接近完美吸收到接近全反射。将完美吸收状态编码为“0”，全反射状态编码为“1”，对想传输的信息进行二进制编码，并把莫特忆阻器的控制电压信号看作是无线通信中的基带信号，其中的幅度包含了我们要传输的二进制信息。其次，使用信号发生器产生高频入射信号，将它作为高频载波。在本专利技术的作用下，调制信号将控制已调载波幅度，可以直接观察接收端信号载波的幅度，即可获得想传输的二进制信息代码。
[0009]本专利技术提供一种基于忆阻器的ASK电磁波调制的超表面，包括：金属谐振单元、底座；所述底座由忆阻器、直流馈电结构、钝化层、衬底组成；所述金属谐振单元由两个半封闭式谐振金属环组成；所述忆阻器由两个半封式闭谐振金属环与阻变层组成，两个半封式闭谐振金属环分别作为忆阻器的顶、底电极。
[0010]所述阻变层由VOx、NbOx或过渡金属元素、稀土元素掺杂的NbOx与VOx中的一种或多种制作而成。
[0011]所述半封闭式谐振金属环由碳纳米管、银纳米线、石墨烯或者氧化铟锡、掺铝的氧化锌、掺氟的氧化锡、掺锑的氧化锡或铂、钯、钨、铌、银、金中的一种或多种制作而成。
[0012]所述半封闭式谐振金属环由碳纳米管、银纳米线、石墨烯或者氧化铟锡、掺铝的氧化锌、掺氟的氧化锡、掺锑的氧化锡或铂、钯、钨、铌、银、金中的一种或多种制作而成。
[0013]所述直流馈电结构采用扇形馈电结构或方形馈电结构。
[0014]所述钝化层由二氧化硅、氧化铝、氮化硅、高分子材料中的一种或者多种制作而成，钝化层可以有效抑制阻变层材料和环境中的粒子相互作用，从而使得器件电学性能更加稳定。
[0015]所述衬底由金属氧化物或氮化物半导体制作而成。
[0016]本专利技术具有以下增益：本专利技术利用忆阻器结构将阻变层作为超表面的介质层，通过改变超表面外加电压的大小，实现对电磁波的ASK调控。传统无线通信系统的载波调制过程，需要利用混频器等设备将基带信号与载波进行混频。在本系统中，设计编码超表面来接收信号的调制和传输，而不需要使用原来复杂的模拟器件。
附图说明
[0017]图1为本专利技术ASK电磁波调制示意图。
[0018]图2为本专利技术实施例单一结构示意图。
[0019]图3为本专利技术实施例超表面示意图。
[0020]图4为本专利技术实施例工作原理图。
[0021]图5为本专利技术实施例实验测试示意图。
实施方式
[0022]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]本专利技术ASK电磁波调制原理如图1所示：通过电压控制莫特忆阻器的开关状态，可以改变本专利技术在特定频点下的吸波效果，从接近完美吸收到接近全反射。将完美吸收状态编码为“0”，全反射状态编码为“1”，对想传输的信息进行二进制编码，并把莫特忆阻器的控制电压信号看作是无线通信中的基带信号，其中的幅度包含了我们要传输的二进制信息。其次，使用信号发生器产生高频入射信号，将它作为高频载波。在本专利技术作用下，调制信号将控制已调载波幅度，可以直接观察接收端信号载波的幅度，即可获得想传输的二进制信息代码。
[0024]图2为本专利技术实施例单一结构示意图，其中，金属谐振结构由两个完全相同的半封闭式谐振金属环组成，其中一个作为忆阻器的顶电极，一个作为忆阻器的底电极，阻变层采用外延生长方式，衬底采用导电材料，同时在衬底和阻变层之间加入钝化层。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于忆阻器的ASK电磁波调制的超表面，其特征在于，包括，金属谐振单元、底座；所述底座由忆阻器、直流馈电结构、钝化层、衬底组成；所述金属谐振单元由两个半封闭式谐振金属环组成；所述忆阻器由两个半封式闭谐振金属环与阻变层组成，两个半封式闭谐振金属环分别作为忆阻器的顶、底电极。2.根据权利要求1所述一种基于忆阻器的ASK电磁波调制的超表面，其特征在于，所述阻变层由VOx、NbOx或过渡金属元素、稀土元素掺杂的NbOx与VOx中的一种或多种制作而成。3.根据权利要求1所述一种基于忆阻器的ASK电磁波调制的超表面，其特征在于，所述半封闭式谐振金属环由碳纳米管、银纳米线、石墨烯或者氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，
申请(专利权)人：陕西格芯国微半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：