可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器

本技术涉及无线通信，尤其涉及一种可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器。

背景技术：

1、目前，第五代(5g)无线网络已经在世界各地开始部署，这意味着加速对下一代无线网络，也就是(6g)技术的基础研究是至关重要的。有报告指出，为了满足系统带宽、容量和传输速率等要求，6g网络的工作频率范围会升级到太赫兹波段。此外，太赫兹波段频谱目前占用稀疏，非常适合未来的无线通信，所以，研究者们对新颖的太赫兹源、功能器件和探测器的开发有着很大的兴趣。然而，太赫兹器件的开发条件仍不成熟，例如，源的功率太低而无法在自由空间中长距离传输信号，探测器在室内温度也不能达到很高的灵敏度，而太赫兹功能器件缺乏可调制的材料来控制。太赫兹滤波器，作为太赫兹系统中的关键器件，可以选择信号的某一频带通过，或者将我们需要的频率从宽带中分离出来，可以减小其他无用信号的干扰，滤除环境噪声和其他的频率成分，这大大提高了太赫兹系统的工作效率。当前，研究者们已经利用超材料、超表面、光子晶体等特殊结构结合一些相变材料如液晶、石墨烯、二氧化钒设计了多种类型的可调谐太赫兹滤波器。例如，2018年，shen等人设计了一种基于金属-绝缘体-金属周期波导结构的紧凑型太赫兹滤波器。该滤波器由金属环形结构和连续的细长金属条构成，通过改变金属环的大小和间距可以调控滤波器的工作频率。该滤波器的滤波带宽为120ghz。2020年，zhang等人提出了一种基于石墨烯传输线模型设计的高选择性、低插入损耗的太赫兹滤波器，滤波带宽为160ghz。2021年，rashid等人设计了一种基于互联数字电容负载耦合线结构的太赫兹滤波器。基于所提出的交错电容加载耦合线的设计方法，实现了较低的插入损耗，滤波带宽为900ghz。对于未来的6g太赫兹通信来说，在自由空间中的信号失真、大气散射造成的衰减和水蒸气吸收会严重制约太赫兹波的传输，这使得可应用的太赫兹通信频段减少。而上述报道的滤波器的滤波带宽都相对较宽，无法提高可用通信带宽的利用率，此外，滤波器的结构也相对比较复杂，这些缺陷和不足都不能满足未来6g通信的发展需求。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的问题，本实用新型提供一种可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器，以解决现有技术中的滤波器的滤波带宽相对较宽，制备工艺复杂的问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：

3、一种可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器，包括平板波导，平板波导包括两个相间隔设置的第一基板和两个相间隔设置第二基板，两个第二基板分别连接于两个第一基板之间；两个第一基板相互靠近的一侧分别设置有金属层；两个金属层与两个第二基板合围形成容纳腔，容纳腔内填充有液晶；金属层包括周期起伏结构和缺陷结构，周期起伏结构包括相互间隔设置的多个凸起和相互间隔设置的多个凹槽，缺陷结构设置于多个凸起中的两个相邻的凸起之间。

4、可选地，两个第一基板相互平行设置，两个第二基板相互平行设置，第一基板与第二基板相垂直设置。

5、可选地，一个金属层上的多个凸起与另一个金属层上的多个凹槽一一对应设置；凸起的竖向截面为矩形、三角形或弧形。

6、可选地，凹槽的竖向截面为矩形、三角形或弧形。

7、可选地，第一基板和第二基板分别为树脂材料。

8、可选地，金属层为银或铜。

9、可选地，一个金属层中，缺陷结构两侧的凹槽数量相同。

10、可选地，两个第二基板上分别设置有太赫兹波的入射口和出射口，入射口和出射口同轴设置。

11、可选地，液晶为向列型液晶。

12、可选地，可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器还包括磁控模块，磁控模块被配置为通过改变平板波导的外部磁场方向来改变液晶的折射率。

13、与现有技术相比较，本实用新型的技术方案具有以下技术效果：

14、1、本实用新型提供的可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器，包括平板波导，该平板波导具有的两个相间隔且相对设置的金属层，每个金属层包括周期起伏结构，一个金属层的周期起伏结构中的多个凸起与另一个金属层的周期起伏结构中的多个凹槽一一对应设置，并在金属层中引入缺陷结构，从而在非布拉格禁带内激发两个超窄带透射峰。

15、2、本实用新型提供的可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器在平板波导的内部填充有液晶，基于液晶对磁场的敏感性，通过外部施加的磁场改变平板波导内填充的液晶的折射率，从而实现对透射峰所处频段的连续可调，从而在太赫兹频段实现了可调谐双窄带滤波功能。

16、3、本实用新型提供的可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器相对于现有技术的太赫兹滤波器，具有两个工作频段，且滤波带宽仅为0.1ghz和0.3ghz，提高了3个数量级，能够实现的制备工艺简单、易于集成、制作成本低、损耗小。

17、4、本实用新型提供的可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器具有调控手段简单、可调谐性能优异、调谐范围宽、双通道、窄带滤波的优点。

18、本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践来获知。

技术特征：

1.一种可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器，其特征在于，其包括平板波导，平板波导包括两个相间隔设置的第一基板(1)和两个相间隔设置第二基板(2)，两个第二基板(2)分别连接于两个第一基板(1)之间；

2.根据权利要求1所述的可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器，其特征在于，两个第一基板(1)相互平行设置，两个第二基板(2)相互平行设置，第一基板(1)与第二基板(2)相垂直设置。

3.根据权利要求1所述的可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器，其特征在于，一个金属层(3)的多个凸起(32)与另一个金属层(3)的多个凹槽(33)一一对应设置；凸起(32)的竖向截面为矩形、三角形或弧形。

4.根据权利要求1所述的可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器，其特征在于，凹槽(33)的竖向截面为矩形、三角形或弧形。

5.根据权利要求1所述的可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器，其特征在于，第一基板(1)和第二基板(2)分别为树脂材料。

6.根据权利要求1所述的可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器，其特征在于，金属层(3)为银或铜。

7.根据权利要求1所述的可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器，其特征在于，一个金属层(3)中，缺陷结构(31)两侧的凹槽(33)数量相同。

8.根据权利要求1所述的可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器，其特征在于，两个第二基板(2)上分别设置有太赫兹波的入射口(21)和出射口(22)，入射口(21)和出射口(22)同轴设置。

9.根据权利要求1所述的可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器，其特征在于，液晶(4)为向列型液晶。

10.根据权利要求1所述的可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器，其特征在于，还包括磁控模块，磁控模块被配置为通过改变平板波导的外部磁场方向来改变液晶的折射率。

技术总结
本技术提供了一种可调谐磁控太赫兹双窄带滤波器，包括平板波导，平板波导包括两个相间隔设置的第一基板和两个相间隔设置第二基板，两个第二基板分别连接于两个第一基板之间；两个第一基板相互靠近的一侧分别设置有金属层；两个金属层与两个第二基板合围形成容纳腔，容纳腔内填充有液晶；金属层包括周期起伏结构和缺陷结构，周期起伏结构包括相互间隔设置的多个凸起和相互间隔设置的多个凹槽，缺陷结构设置于多个凸起中的两个相邻的凸起之间；一个金属层上的多个凸起与另一个金属层上的多个凹槽一一对应设置，其制备工艺简单、易于集成、制作成本低、损耗小，具有调控手段简单、可调谐性能优异、调谐范围宽、双通道、窄带滤波的优点。

技术研发人员：刘欢,李杰,马静,张仕旸,樊亚仙,陶智勇
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：20230428
技术公布日：2024/1/13