一种基于忆阻器的超宽带外抑制非互易滤波器制造技术

本发明专利技术提出一种基于忆阻器的超宽带外抑制的非互易滤波器具有低插入损耗、高隔离度、切换速度快，易于大规模集成等特点，包括滤波器、介质基板。本发明专利技术中，忆阻器通过控制不同的电压可以产生不同的频率信号，且具有非常宽的变化范围。可以从1KHz到1GHz,可以用作非互易性滤波器的低频时变调制信号，采用时空调制的方法来打破时间反演对称性，可以实现频率可重构特性的非互易性滤波器。构特性的非互易性滤波器。构特性的非互易性滤波器。

【技术实现步骤摘要】
一种基于忆阻器的超宽带外抑制非互易滤波器


[0001]本专利技术涉及一种射频滤波器，更具体地，涉及一种基于忆阻器的超宽带外抑制的非互易滤波器。

技术介绍

[0002]互易性是电磁、光学和声学等领域内的一个基本物理原则，它指出空间中两点之间的信号传输具有对称特性，且不受传输方向的影响，其源于时间反演对称性，各端口之间正向和反向传输特性将会完全相同。在工程实践中，往往需要打破这种时间反演对称性，使电磁波非互易性传播。电磁非互易性是指电磁波在某种介质材料中沿相反的两个方向传输会呈现出不同的电磁损耗或相移等特性。
[0003]现有的非互易性器件几乎均依赖于各向异性磁性材料原子模态分裂或者塞曼效应（Zeeman Effect）来实现，通常采用铁氧体等磁性材料和外加磁场偏置的方式来打破时间反演对称性，实现电磁波的非互易性传输，这些非互易性器件由于磁性材料的使用往往存在损耗高、体积大、成本高和无法与电路集成等缺点。
[0004]随着对5G/6G移动通信研究探索的深入，对基础射频器件的集成度要求越来越高。滤波器是移动通信系统中核心的组成器件，系统中往往加装数量众多的滤波器，其已经成为系统能否实现小型化的关键因素。而频率可重构滤波器能够灵活地满足不同的工程应用需求，能够替代固定不可调滤波器，有助于实现系统的小型化。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于忆阻器的超宽带外抑制的非互易滤波器，包括，滤波器、介质基板。
[0006]所述滤波器印制在介质基板的上下两侧。
[0007]所述滤波器分为上下两层，两层之间通过金属通孔连接。
[0008]所述滤波器上层由射频端口与微带谐振器组成。
[0009]所述滤波器下层由低频调制信号输入单元与忆阻器单元组成。
[0010]所述低频调制信号输入单元由电压源与电阻组成。
[0011]所述忆阻器单元先与电阻串联，后连接电压源。
[0012]所述滤波器上层包括2个射频端口以及3个1/4波长微带谐振器。
[0013]所述射频端口的信号传输线均采用金属微带线。
[0014]所述滤波器下层包含3个低频调制信号输入单元与3个忆阻器单元。
[0015]所述忆阻器单元结构自上而下依次为顶电极、阻变层、底电极。
[0016]所述阻变层由NiOx、Ti2 O3、FeSi、VO2、NbO2、Nbx V(1
‑
x)O2、LaCoO3、Pr0 .7Ca0 .3MnO3 (PCMO)或La2
‑
2xSr1+2xMn2O7中的一种或者多种制作而成。
[0017]所述顶电极、底电极由ITO、Pd、Pt、TiN、W、Au或者石墨烯中的一种或者多种制作而成。
[0018]本专利技术具有以下增益：本专利技术所提出的一种基于忆阻器的超宽带外抑制的非互易滤波器，在具备滤波性能外，还具有信号隔离的特性，利用各谐振器之间的电磁耦合，实现滤波功能。为了实现电磁波的非互易性传输，各调制端口依次加载低频时变调制信号，并且各调制信号的初始相位各不相同，在此时空调制信号的作用下，各调制谐振器将产生无穷多阶次谐波并发生非互易性能量耦合，从而打破时间反演对称性，实现非互易性。
附图说明
[0019]图1所示为本专利技术实施例上层结构示意图。
[0020]图2为本专利技术实施例下层结构示意图。
[0021]图3为本专利技术实施例忆阻器输出频率信号示意图。
[0022]图4为本专利技术实施例忆阻器频率与输入电流示意图。
实施方式
[0023]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本专利技术公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本专利技术公开的概念。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，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0024]在附图中示出了根据本专利技术公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0025]本专利技术所提出的一种基于忆阻器的超宽带外抑制的非互易滤波器采用平面耦合微带线结构，通过在各谐振器上加载忆阻器产生的低频时变调制信号，并控制调制信号的相位关系，可以实现带内信号定向传输，同时抑制带外杂散信号，控制忆阻器的电压则可以实现工作频率的可重构特性。
[0026]本专利技术所提出的一种基于忆阻器的超宽带外抑制的非互易滤波器上、下层结构如图1、2所示，其采用平面微带结构，滤波器印制在介质基板的上下两侧，介质基板的介电常数为2.2，损耗角正切值为0.0009，厚度1mm，结构紧凑有利于实现器件的小型化和集成化。
[0027]如图1所示，所设计的非互易性滤波器上层包括射频端口1、射频端口2以及3个1/4波长微带谐振器，包含谐振器1、谐振器2 和谐振器3。射频输入和射频输出端均采用特性阻抗为50 Ω的金属微带线，射频信号由此端口1输入和端口2输出。
[0028]从图2底视图可见，非互易性滤波器的底层包含低频调制信号输入端（调制端口1、调制端口2和调制端口3）、每一个调制端口接入一个电压控制的忆阻器，谐振器通过金属通孔与下层调制信号单元连接。每一个谐振器分别连接一个调制信号，本专利技术所述的基于忆阻器的低频调制信号源包括电压源、忆阻器及电阻，其中，忆阻器与自身的寄生电容并联形
成的并联电路再与电阻串联，后与电压源相连接。
[0029]其中忆阻器由自上到下依次分布的上导电电极、莫特绝缘体阻变层及下导电电极组成。忆阻器为垂直结构。
[0030]莫特绝缘体阻变层的材质为NiOx、Ti2 O3、FeSi、VO2、NbO2、Nbx V(1
‑
x)O2、LaCoO3、 Pr0 .7Ca0 .3MnO3 (PCMO)或La2
‑
2xSr1+2xMn2 O7。
[0031]上导电电极及下导电电极的材质均为ITO、Pd、Pt、TiN、W、Au或者石墨烯。
[0032]工作过程：当施加电压时，电容器开始充电，一旦电容器上的电压超过Vth，忆阻器就会切换成低电阻状态。这时，电路就会产生一个脉冲，电容器会放电。在这之后，电容器上的电压会下降到Vhold以下，忆阻器便又会返回到高电阻状态。如此一来，电容器上的电压呈周期性的变化，从Vhold到Vth的变化为充电周期，从Vth到Vhold的变化为放电周期。以此往复，从而在忆阻器RM两端输出电压脉冲信号，电路里的电容可以使用外加固定电容C
F
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于忆阻器的超宽带外抑制的非互易滤波器，其特征在于，包括，滤波器、介质基板；所述滤波器印制在介质基板的上下两侧；所述滤波器分为上下两层，两层之间通过金属通孔连接；所述滤波器上层由射频端口与微带谐振器组成；所述滤波器下层由低频调制信号输入单元与忆阻器单元组成。2.根据权利要求1所述一种基于忆阻器的超宽带外抑制的非互易滤波器，其特征在于，所述滤波器上层包括2个射频端口以及3个1/4波长微带谐振器。3.根据权利要求1所述一种基于忆阻器的超宽带外抑制的非互易滤波器，其特征在于，所述射频端口的信号传输线均采用金属微带线。4.根据权利要求1所述一种基于忆阻器的超宽带外抑制的非互易滤波器，其特征在于，所述滤波器下层包含3个低频调制信号输入单元与3个忆阻器单元。5.根据权利要求1所述一种基于忆阻器的超宽带外抑制的非互易滤波器，其特征在于，所述低频调制信号输入单元由电压源与电阻组成。...

【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：