【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电磁功能器件领域，具体涉及利用谐振环吸收回波的太赫兹幅度直接调制器及调制方法。
技术介绍
1、随着当今社会迅速的发展，人们对信息高速率传输的需求日益提高，频率极高的太赫兹波是未来应用于高速通信的重点研究对象之一。太赫兹幅度直接调制器是构成太赫兹无线通信系统的重要组件之一。
2、目前来讲，太赫兹幅度直接调制器的设计思路为通过控制有源器件的输入电压来改变有源器件的阻抗特性，从而控制微带传输线对于传输信号的导通或者隔离，因此实现信号的调控。为了满足高速率信息传输的需求，太赫兹直接调制器不仅仅需要较低的插入损耗，较大的开关比和一定的工作频率带宽，而且为了使得同样应用于太赫兹无线通信系统中，并与太赫兹直接调制器级联的倍频器受到直接调制器的反射波影响更小，还需要直接调制器在调控信号的导通和隔离两种状态时，均呈现出较低的驻波比。
3、传统设计的直接调制器是基于反射式原理实现的，即直接调制器控制信号的隔离思路为直接将信号完全反射回输入端口来实现的，这种调制器将输入信号重新反馈到系统的前级部件，反射回来大量的信号会影响到前级部件的性能甚至可能会对前级造成不可逆转的损害，从而影响整个通信系统的工作性能的稳定性，因此传统设计的反射式直接调制器难以满足太赫兹通信系统的稳定性要求。
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术拟提供了利用谐振环吸收回波的太赫兹幅度直接调制器及调制方法，拟解决现有技术无法在保持较低的插入损耗的同时呈现出较低的驻波比的问题
2、利用谐振环吸收回波的太赫兹幅度直接调制器，包括有源材料控制结构，所述有源材料控制结构包括依次连接的微带传输主干电路、微带环控制分支、低通滤波馈电输入电路、低通滤波馈电接地电路，所述低通滤波馈电输入电路用于向微带环控制分支馈电，所述微带环控制分支用于依据馈电情况实现对微带传输主干电路太赫兹的通断，所述微带传输主干电路用于传输太赫兹波，所述低通滤波馈电接地电路用于实现接地。
3、优选的，所述微带环控制分支包括砷化镓二极管、微带环组件、微带匹配结构，所述微带环组件分为两部分，所述微带环组件一部分一端连接着砷化镓二极管一侧，另外一端与微带传输主干电路相连，所述微带环组件另一部分一端连接着砷化镓二极管另一侧，另外一端与微带匹配结构相连，所述微带环组件和与之相连的砷化镓二极管、微带传输主干电路一同组成物理空间的环形结构，所述砷化镓二极管与所述微带环组件相连，通过所述微带环组件并联接入所述微带传输主干电路，同时通过所述低通滤波馈电接地电路实现接地，通过所述低通滤波馈电输入电路实现向砷化镓二极管馈电。
4、优选的，还包括输入波导-微带线过渡结构和微带线-输出波导过渡结构，所述微带传输主干电路一端连接于所述输入波导-微带线过渡结构，另一端连接于所述微带线-输出波导过渡结构。
5、优选的，所述低通滤波馈电输入电路包含馈电金属线、cmrc低通滤波器、馈电金属片，所述馈电金属线一端与所述cmrc低通滤波器相连，另一端与所述微带环控制分支相连，所述cmrc低通滤波器与所述馈电金属片相连，通过所述馈电金属片馈电；所述低通滤波馈电接地电路包含接地金属线、cmrc低通滤波器、接地金属片，通过所述接地金属片与波导腔体壁相连实现接地；所述微带传输主干电路一端连接于所述输入波导-微带线过渡结构，另一端连接于所述微带线-输出波导过渡结构。
6、优选的，所述输入波导-微带线过渡结构除了一端与所述所述微带传输主干电路一端连接之外，另一端输入波导部分用于馈入太赫兹波；所述微带线-输出波导过渡结构除了一端与所述所述微带传输主干电路一端连接之外，另一端输出波导部分用于输出太赫兹波。
7、优选的，所述设计的微带控制分支的形状与尺寸影响回波吸收的工作频带，本专利技术使用的微带环组件以及参与构成环形结构的微带传输主干电路的长度之和在半波长的正整数倍附近，微带控制分支的微带线的电长度、特性阻抗和肖特基二极管自身的阻抗特性都影响着回波吸收的工作频带。
8、优选的，所述微带环控制分支中微带环组件与砷化镓二极管、相应部分微带传输主干电路组成的形状包括但不限于圆环形，组合形状也可以为方环形等其它闭合环路结构。
9、优选的，所述微带环控制分支中的微带匹配结构形式包括但不限于扇形微带，也可以为分支直微带线等所有可以形成微带分支的微带线形式。
10、优选的，采用的基底材料为砷化镓、二氧化硅、高阻硅、蓝宝石和碳化硅的一种或多种。一种利用谐振环吸收回波的太赫兹幅度直接调制方法，包括以下步骤：
11、步骤1：太赫兹波通过输入波导馈入，经过输入波导-微带线过渡结构中的e面探针实现波导的电磁场模式向微带线的电磁场模式的转换；
12、步骤2：太赫兹波输入到有源材料控制结构的微带传输主干电路之上，通过低通滤波馈电输入电路馈电的不同电压控制砷化镓二极管的阻抗状态；
13、步骤2.1：当馈电电压为导通偏置电压时，微带环控制分支呈现出的阻抗效果使得微带传输主干电路两个端口对太赫兹波实现导通；导通状态时，所设计的微带环控制分支尺寸结合二极管等效的高串联电阻，使得微带传输主干电路呈现出较好的传输特性，同时实现了低插入损耗和低端口反射系数，该直接调制器处于导通和隔离两种状态时，均呈现出低反射系数；步骤2.2：当馈电电压为隔离偏置电压时，微带环控制分支呈现出的阻抗效果使得微带传输主干电路两个端口对太赫兹波实现隔离，由于微带环控制分支的结构特点，隔离状态时，端口的反射波经由微带环控制分支的多路径分叉，使得反射波在微带环控制分支的多路径之内实现了反相抵消，从而在输入端口处呈现出低驻波的特性；
14、步骤3：微带传输主干电路两个端口对太赫兹波导通时，太赫兹波经过微带线-输出波导过渡结构输出。
15、本专利技术的有益效果包括：
16、本专利技术相比于传统的太赫兹直接调制器，结构上采取有源器件嵌入环形微带结构，通过控制有源器件的偏置电压实现太赫兹波调控，导通状态时，所设计的微带环控制分支尺寸结合二极管等效的高串联电阻，使得微带传输主干电路呈现出较好的传输特性，同时实现了低插入损耗和低端口反射系数，该直接调制器处于导通和隔离两种状态时，均呈现出低反射系数；由于微带环控制分支的结构特点，隔离状态时，端口的反射波经由微带环控制分支的多路径分叉，使得反射波在微带环控制分支的多路径之内实现了反相抵消，从而在输入端口处呈现出低驻波的特性；在工作频带内能够实现传统直接调制器达不到的导通与隔离两态均呈现出低反射系数的效果，大大减少了因为直接调制器工作时反射给前级的驻波，保护了前级部件，从而提升了整个通信系统的工作稳定性和可靠性。
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1.利用谐振环吸收回波的太赫兹幅度直接调制器，其特征在于，包括有源材料控制结构(2)，所述有源材料控制结构(2)包括依次连接的低通滤波馈电输入电路(21)、微带环控制分支(22)、微带传输主干电路(23)、低通滤波馈电接地电路(24)，所述低通滤波馈电输入电路(21)用于向微带环控制分支(22)馈电，所述微带环控制分支(22)用于依据馈电情况实现对微带传输主干电路(23)太赫兹的通断，所述微带传输主干电路(23)用于传输太赫兹波，所述低通滤波馈电接地电路(24)用于实现接地。
2.根据权利要求1所述的利用谐振环吸收回波的太赫兹幅度直接调制器，其特征在于，所述微带环控制分支(22)包括砷化镓二极管(223)、微带环组件、微带匹配结构，所述砷化镓二极管(223)嵌入所述微带环组件中，通过所述微带环组件并联接入所述微带传输主干电路(23)，同时通过所述低通滤波馈电接地电路(24)实现接地，所述低通滤波馈电输入电路(21)向砷化镓二极管(223)馈电，所述微带匹配结构的一端位于所述微带环上，所述微带匹配结构的另一端与所述低通滤波馈电输入电路(21)连接。
3.根据
4.根据权利要求1所述的利用谐振环吸收回波的太赫兹幅度直接调制器，其特征在于，还包括输入波导微带线过渡结构(1)和微带线输出波导过渡结构(3)，所述微带传输主干电路(23)一端连接于所述输入波导微带线过渡结构(1)，另一端连接于所述微带线输出波导过渡结构(3)。
5.根据权利要求1所述的利用谐振环吸收回波的太赫兹幅度直接调制器，其特征在于，所述低通滤波馈电输入电路(21)包含馈电金属线、第一CMRC低通滤波器、馈电金属片，所述馈电金属线一端与所述馈电金属片相连，通过所述馈电金属片馈电；所述馈电金属线另一端与所述微带环控制分支(22)相连，且所述馈电金属线上设置有所述第一CMRC低通滤波器；所述低通滤波馈电接地电路(24)包含接地金属线、第二CMRC低通滤波器、接地金属片，所述接地金属线一端与所述接地金属片相连，通过所述接地金属片与波导腔体壁相连实现接地；所述接地金属线另一端连接在微带传输主干电路(23)上，并且所述接地金属线上设置有所述第二CMRC低通滤波器。
6.根据权利要求2所述的利用谐振环吸收回波的太赫兹幅度直接调制器，其特征在于，微带环组件以及参与构成环形结构的微带传输主干电路(23)的长度之和在半波长的正整数倍附近。
7.根据权利要求1所述的利用谐振环吸收回波的太赫兹幅度直接调制器，其特征在于，所述微带环控制分支(22)中的微带环组件与砷化镓二极管(223)、微带传输主干电路(23)组成的形状包括圆环形、方环形。
8.根据权利要求1所述的利用谐振环吸收回波的太赫兹幅度直接调制器，其特征在于，所述微带环控制分支(22)中的微带匹配结构形式包括扇形微带、分支直微带线。
9.根据权利要求1所述的利用谐振环吸收回波的太赫兹幅度直接调制器，其特征在于，采用的基底材料为砷化镓、二氧化硅、高阻硅、蓝宝石和碳化硅中的一种或多种。
10.一种利用谐振环吸收回波的太赫兹幅度直接调制方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.利用谐振环吸收回波的太赫兹幅度直接调制器，其特征在于，包括有源材料控制结构(2)，所述有源材料控制结构(2)包括依次连接的低通滤波馈电输入电路(21)、微带环控制分支(22)、微带传输主干电路(23)、低通滤波馈电接地电路(24)，所述低通滤波馈电输入电路(21)用于向微带环控制分支(22)馈电，所述微带环控制分支(22)用于依据馈电情况实现对微带传输主干电路(23)太赫兹的通断，所述微带传输主干电路(23)用于传输太赫兹波，所述低通滤波馈电接地电路(24)用于实现接地。
2.根据权利要求1所述的利用谐振环吸收回波的太赫兹幅度直接调制器，其特征在于，所述微带环控制分支(22)包括砷化镓二极管(223)、微带环组件、微带匹配结构，所述砷化镓二极管(223)嵌入所述微带环组件中，通过所述微带环组件并联接入所述微带传输主干电路(23)，同时通过所述低通滤波馈电接地电路(24)实现接地，所述低通滤波馈电输入电路(21)向砷化镓二极管(223)馈电，所述微带匹配结构的一端位于所述微带环上，所述微带匹配结构的另一端与所述低通滤波馈电输入电路(21)连接。
3.根据权利要求1所述的利用谐振环吸收回波的太赫兹幅度直接调制器，其特征在于，所述微带环组件包括微带环组件部分i(222)和微带环组件部分i i(224)，所述微带环组件部分i i(224)一端连接着砷化镓二极管(223)一侧，另外一端与微带传输主干电路(23)相连，所述微带环组件部分i(222)一端连接着砷化镓二极管(223)另一侧，另外一端与微带匹配结构相连，所述微带环组件和与之相连的砷化镓二极管(223)、微带传输主干电路(23)一同组成物理空间的环形结构。
4.根据权利要求1所述的利用谐振环吸收回波的太赫兹幅度直接调制器，其特征在于，还包括输入波导微带线过渡结构(1)和微带...
【专利技术属性】
技术研发人员：方海龙，毕春阳，龚森，张雅鑫，杨梓强，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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