本发明专利技术涉及一种基于铁电膜的实时可控波导结构，属于波导技术领域。本实时可控波导结构包括：介质板；金属微带，金属微带固定连接在介质板的一面上，金属微带的中部的两侧边均设有多个凹槽，多个凹槽构成人工表面等离激元结构；周期性排布的金属块，金属块与凹槽一一对应，金属块分别设在对应凹槽内，并与介质板的一面固定连接；多个铁电膜矩形谐振器，铁电膜矩形谐振器设在金属块的两侧，铁电膜矩形谐振器与对应凹槽的槽壁之间留有耦合间隙。本实时可控波导结构可实时调控其传输通带带宽，而且可实现宽频段阻抗匹配，降低反射损耗。
【技术实现步骤摘要】
一种基于铁电膜的实时可控波导结构
本专利技术属于波导
，具体涉及一种基于铁电膜的实时可控波导结构。
技术介绍
随着大数据时代的到来，无线通讯信息容量迅猛增长，无线通讯系统要求能制造出集成度更高、工作特性更稳定、功能更多样化的微波器件。然而传统模拟微波器件随着加工的完成，其功能即已固定，无法实时调控，这不利于微波器件去适应复杂的应用。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题提供一种基于铁电膜的实时可控波导结构，可实时调控其传输通带带宽，而且可实现宽频段阻抗匹配，降低反射损耗。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于铁电膜的实时可控波导结构，包括：介质板；金属微带，所述金属微带固定连接在所述介质板的一面上，所述金属微带的中部的两侧边均设有多个凹槽，多个所述凹槽构成人工表面等离激元结构；周期性排布的金属块，所述金属块与所述凹槽一一对应，所述金属块分别设在对应所述凹槽内，并与所述介质板的一面固定连接；多个铁电膜矩形谐振器，所述铁电膜矩形谐振器设在所述金属块的两侧，每两个所述铁电膜矩形谐振器位于一个所述凹槽内，所述铁电膜矩形谐振器与对应所述凹槽的槽壁之间留有耦合间隙，所述铁电膜矩形谐振器在加载外加电场时谐振频率改变。本专利技术的有益效果是：(1)通过设置的凹槽和铁电膜矩形谐振器的配合作用，在加载外电场的作用下，铁电膜的介电常数变化，从而整个铁电膜矩形谐振器的谐振频率产生变化，使得波导的带边频率发生移动，实现了对波导带宽的灵活控制；(2)通过设置的耦合间隙，可以使所施加的直流偏置电压无法到达主金属微带，不会对交流信号构成干扰，从而保证本实时可控波导结构的运行；(3)本实时可控波导结构，其结构简单、传输损耗低、带宽灵活可控，抗电磁干扰能力强，适应于微波集成电路的发展。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，多个所述凹槽以所述金属微带的长度方向为中轴线镜像对称设置，两个镜像对称设置的所述凹槽为一组。采用上述进一步方案的有益效果是：对微波的截止效果更好。进一步，所述铁电膜矩形谐振器上的铁电膜为三种，三种所述铁电膜的介电常数按等差数列方式设置，每组所述凹槽内设置一种所述铁电膜矩形谐振器。采用上述进一步方案的有益效果是：能够实现单独调节一种铁电膜矩形谐振器的谐振频率，从而调节更方便，更能实时调控金属微带的带宽。进一步，三种所述铁电膜矩形谐振器为第一铁电膜矩形谐振器、第二铁电膜矩形谐振器和第三铁电膜矩形谐振器，所述金属微带的中部按从左到右的顺序依次设置所述第一铁电膜矩形谐振器、所述第二铁电膜矩形谐振器、所述第三铁电膜矩形谐振器、所述第三铁电膜矩形谐振器、所述第二铁电膜矩形谐振器和所述第一铁电膜矩形谐振器。采用上述进一步方案的有益效果是：方便实时的分段调控，调控效果更好。进一步，所述第一铁电膜矩形谐振器上的铁电膜的介电常数为100-700，所述第二铁电膜矩形谐振器上的铁电膜的介电常数为200-800，所述第三铁电膜矩形谐振器上的铁电膜的介电常数为300-900。采用上述进一步方案的有益效果是：可实时调控人工等离激元传输线的带宽，能实现阻抗渐变，在宽频段范围内实现阻抗匹配。进一步，还包括加载偏压焊盘和高阻带线，所述高阻带线的一端与设有所述铁电膜矩形谐振器的所述金属块的一端固定连接，所述高阻带线的另一端与所述加载偏压焊盘固定连接，所述加载偏压焊盘与所述介质板的一面固定连接。采用上述进一步方案的有益效果是：方便施加偏置电压，高阻带线能够阻隔交流信号，从而不会对直流偏压构成干扰。进一步，所述金属微带包括人工表面等离激元段、两个过渡段和两个传输段，两个所述过渡段的一端分别与所述人工表面等离激元段的两端连接，两个所述过渡段的另一端分别与两个所述传输段的一端连接，两个所述传输段的另一端与所述介质板的两边的边缘齐平，所述凹槽位于所述人工表面等离激元段。采用上述进一步方案的有益效果是：利于电磁场传输。进一步，两个所述过渡段的两侧边上均设有多个过度凹槽，多个所述过度凹槽沿对应所述过渡段的长度方向并列设置，并以所述过渡段的长度方向为中轴线镜像对称设置。采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置的过度凹槽实现对微波模式的逐渐变换，能够防止电磁波的强烈反射。进一步，所述过度凹槽的槽底沿所述过渡段朝所述人工表面等离激元段方向逐渐向中轴线倾斜，所述过度凹槽的槽底深度沿所述过渡段朝所述人工表面等离激元段方向逐渐增加。采用上述进一步方案的有益效果是：实现了电磁场在传输段和人工表面等离激元段中传播的平稳过渡。进一步，所述金属微带的两端的两侧均设有曲边金属地，所述曲边金属地与所述介质板的一面固定连接。采用上述进一步方案的有益效果是：提高对电磁场的束缚效果。附图说明图1为本专利技术实时可控波导结构的结构示意图；图2为本专利技术实时可控波导结构的局部放大图；图3为本专利技术实时可控波导结构的单元结构的色散特性图；图4为本专利技术实时可控波导结构样品的S21参数曲线随铁电膜介电常数的变化关系图；图5为本专利技术实时可控波导结构样品的S11参数曲线随铁电膜介电常数的变化关系图；图6为本专利技术实时可控波导结构样品的群时延特性曲线图；图7为本专利技术实时可控波导结构样品在工作频率为8GHz时电场法线方向分布图；图8为本专利技术实时可控波导结构样品在工作频率为16GHz时电场法线方向分布图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、介质板，2、传输段，3、金属块，4、凹槽，5、人工表面等离激元段，6、过渡段，7、铁电膜矩形谐振器，8、耦合间隙，9、加载偏压焊盘，10、高阻带线，11、第一铁电膜矩形谐振器，12、第二铁电膜矩形谐振器，13、第三铁电膜矩形谐振器，14、曲边金属地，15、过度凹槽。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例如图1和图2所示，本实施例提供一种基于铁电膜的实时可控波导结构，包括：介质板1，金属微带，周期性排布的金属块3和多个铁电膜矩形谐振器7。金属微带固定连接在介质板1的一面上，金属微带的中部的两侧边均设有多个周期排布的凹槽4，多个凹槽4构成人工表面等离激元结构。金属块3与凹槽4一一对应，金属块3分别设在对应凹槽4内，并与介质板1的一面固定连接。铁电膜矩形谐振器7设在金属块3的两侧，每两个铁电膜矩形谐振器7位于一个凹槽4内，铁电膜矩形谐振器7与对应凹槽4的槽壁之间留有耦合间隙8，铁电膜矩形谐振器7在加载外加电场时谐振频率改变。其中多个凹槽4沿金属微带的长度方向成阵列设置。每个金属块3位于对应凹槽4的中部位置，每个金属块3到凹槽4的槽壁距离相同。其中一个凹槽4内设有一个金属块3和两个铁电膜矩形谐振器7，两个铁电膜矩形谐振器7位于对应金属块3的两侧。通过在铁电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于铁电膜的实时可控波导结构，其特征在于，包括：/n介质板(1)；/n金属微带，所述金属微带固定连接在所述介质板(1)的一面上，所述金属微带的中部的两侧边均设有多个凹槽(4)，多个所述凹槽(4)构成人工表面等离激元结构；/n周期性排布的金属块(3)，所述金属块(3)与所述凹槽(4)一一对应，所述金属块(3)分别设在对应所述凹槽(4)内，并与所述介质板(1)的一面固定连接；/n多个铁电膜矩形谐振器(7)，所述铁电膜矩形谐振器(7)设在所述金属块(3)的两侧，每两个所述铁电膜矩形谐振器(7)位于一个所述凹槽(4)内，所述铁电膜矩形谐振器(7)与对应所述凹槽(4)的槽壁之间留有耦合间隙(8)，所述铁电膜矩形谐振器(7)在加载外加电场时谐振频率改变。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于铁电膜的实时可控波导结构，其特征在于，包括：
介质板(1)；
金属微带，所述金属微带固定连接在所述介质板(1)的一面上，所述金属微带的中部的两侧边均设有多个凹槽(4)，多个所述凹槽(4)构成人工表面等离激元结构；
周期性排布的金属块(3)，所述金属块(3)与所述凹槽(4)一一对应，所述金属块(3)分别设在对应所述凹槽(4)内，并与所述介质板(1)的一面固定连接；
多个铁电膜矩形谐振器(7)，所述铁电膜矩形谐振器(7)设在所述金属块(3)的两侧，每两个所述铁电膜矩形谐振器(7)位于一个所述凹槽(4)内，所述铁电膜矩形谐振器(7)与对应所述凹槽(4)的槽壁之间留有耦合间隙(8)，所述铁电膜矩形谐振器(7)在加载外加电场时谐振频率改变。
2.根据权利要求1所述的基于铁电膜的实时可控波导结构，其特征在于，多个所述凹槽(4)以所述金属微带的长度方向为中轴线镜像对称设置，两个镜像对称设置的所述凹槽(4)为一组。
3.根据权利要求2所述的基于铁电膜的实时可控波导结构，其特征在于，所述铁电膜矩形谐振器(7)上的铁电膜为三种，三种所述铁电膜的介电常数按等差数列方式设置，每组所述凹槽(4)内设置一种所述铁电膜矩形谐振器(7)。
4.根据权利要求3所述的基于铁电膜的实时可控波导结构，其特征在于，三种所述铁电膜矩形谐振器(7)为第一铁电膜矩形谐振器(11)、第二铁电膜矩形谐振器(12)和第三铁电膜矩形谐振器(13)，所述金属微带的中部按从左到右的顺序依次设置所述第一铁电膜矩形谐振器(11)、所述第二铁电膜矩形谐振器(12)、所述第三铁电膜矩形谐振器(13)、所述第三铁电膜矩形谐振器(13)、所述第二铁电膜矩形谐振器(12)和所述第一铁电膜矩形谐振器(11)。
5.根据权利要求4所述的基于铁电膜的实时可控波导结构，其特征在于，所述第一铁电膜矩形谐振器(11)上的...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡明哲，
申请(专利权)人：贵州民族大学，
类型：发明
国别省市：贵州;52
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