[發明專利]一種面向第六代移動通訊的寬帶帶通濾波器及其諧振模塊

有效

• 申請號: 202010987620.4
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112186314B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 趙振宇;趙輝
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: H01P1/20
• 分類號: H01P1/20
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

本發明涉及一種面向第六代移動通訊的寬帶帶通濾波器及其諧振模塊，所述諧振模塊，包括四層等間距設置的頻率選擇面電磁諧振單元，每個所述頻率選擇面電磁諧振單元包括方塊層，該方塊層設有以所述方塊層的中心為中心、由內而外依次嵌套的三個正方形邊框，所述三個正方形邊框均由鏤空形成，每相鄰的兩個所述正方形邊框以45度角銜接。與現有技術相比，本發明面向第六代移動通訊，實現了0.7THz帶寬，同時具備90％高透過率。

技術領域

本發明涉及帶通濾波器領域，尤其是涉及一種面向第六代移動通訊的寬帶帶通濾波器及其諧振模塊。

背景技術

第六代移動通訊技術（6G）是5G蜂窩技術的后繼者。6G網絡比5G網絡工作在更高的頻率，達到太赫茲(1 THz=1012 Hz）并提供更高的通訊容量和更低的傳輸延遲。 6G有望支持每秒1 TB的數據速率（Tbps）。這種級別的容量和延遲將是前所未有的，并將擴展5G應用的性能和功能范圍，以支持無線連接、認知、感測和成像領域中越來越多的創新應用。 6G所在的太赫茲頻率除了提供明顯更好的吞吐量和更高的數據速率外，還將實現更快的采樣速率。由此可見，任何6G相關的電磁波調控與傳輸的元器件的研究開發，都有望導致無線傳感技術的潛在重大進步。

在信號傳輸領域，德國卡爾斯魯厄理工大學（KIT）下屬的光子學和量子電子學研究所（IPQ）、微結構技術研究所（IMT）、射頻工程和電子學研究所（IHE），聯合弗賴堡的弗勞恩霍夫應用固體物理研究所（IAF）的科學家現在已經開發出一種有前途的轉換方法太赫茲和光域之間的數據流（S. Ummethala et al. Nature Photonics volume 13:519–524(2019). DOI: 10.1038/s41566-019-0475-6）。他們使用超快速電光調制器將太赫茲數據信號直接轉換為光信號，并將接收器天線直接耦合至玻璃纖維。在他們的實驗中，科學家選擇了約0.29 THz的載波頻率，并達到了50 Gbit / s的傳輸速率。該調制器基于等離子體納米結構，帶寬超過0.36 THz。研究人員展示的概念將大大降低未來無線電基站的技術復雜性，并能夠以很高的數據速率（100Gbit / s）實現太赫茲頻段的互聯通訊。如何通過進一步提升帶寬，并且提高工作頻率，就成為了上述技術發展的一大挑戰。

太赫茲波段的帶通濾波器一直是通訊的重要元器件。如已超過20年的美國VDI公司和英國的THz instruments公司提供的金屬網格濾波器，該產品具有高透過率 （80%）的優點，但帶寬不到0.2 THz。當今太赫茲波段的帶通濾波器的核心問題，就是要同步提高透過濾和寬帶這兩大關鍵指標。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種提高透過濾和寬帶的面向第六代移動通訊的寬帶帶通濾波器及其諧振模塊。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種用于寬帶帶通濾波器的諧振模塊，包括四層等間距設置的頻率選擇面電磁諧振單元，每個所述頻率選擇面電磁諧振單元包括方塊層，該方塊層設有以所述方塊層的中心為中心、由內而外依次嵌套的三個正方形邊框，所述三個正方形邊框均由鏤空形成，每相鄰的兩個所述正方形邊框以45度角銜接。

進一步地，相鄰的兩個所述正方形邊框以45度角銜接具體為，

相鄰的兩個所述正方形邊框分別視為內側正方形邊框和外側正方形邊框，所述內側正方形邊框的四個頂點分別與所述外側正方形邊框的四個邊的中間位置連接。

進一步地，每相鄰的兩個所述頻率選擇面電磁諧振單元間的間距為30微米，所述方塊層為長度為100微米、寬度為100微米、厚度為0.2微米的平板結構。

進一步地，所述三個正方形邊框的邊長分別為60微米、38微米和22微米，所述三個正方形邊框每條邊的寬度均為8微米。

進一步地，所述方塊層的材質采用黃金。