[發明專利]一種面向太赫茲通感一體化的片上無磁同時同頻雙工器

在審

• 申請號: 202310216624.6
• 申請日: 2023-03-03
• 公開（公告）號: CN116111302A
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 楊自強;盛譞;楊梓強
• 申請（專利權）人: 電子科技大學長三角研究院（湖州）
• 主分類號: H01P1/20
• 分類號: H01P1/20;H01P1/203
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 唐莉梅

本發明公開了一種面向太赫茲通感一體化的無磁同時同頻雙工器，包括介質基板、微帶階梯阻抗濾波器、變容二極管、太赫茲信號輸入輸出端口、調制信號輸入端口、接地端口以及Y形微帶傳輸線聯結。本發明通過分布參數電路的設計，克服了集總參數電路的無磁同時同頻雙工器在高頻情況下不適配的問題。本發明的主要結構由微帶電路構成，連接外部調制信號的端口和接地的端口包含集總元件濾波器，整體結構結構簡單，且易于加工和集成。

技術領域

本發明涉及毫米波通信技術領域，具體涉及一種面向太赫茲通感一體化的無磁同時同頻雙工器。

背景技術

作為6G的關鍵技術之一，通感一體化網絡將部署大量智能節點，但動態部署將導致復雜的無線環境，造成信號互相干擾。天線間的收發干擾是限制通感一體化性能的內在因素，也是制約通感一體化性能提升的主要因素。而帶內全雙工技術是解決天線收發干擾問題的潛在方法，它可以實現同頻同時收發電磁波，技術核心是抑制自干擾。在光學和微波領域，同時同頻雙工器需要鐵氧體等材料施加永久磁偏置才能獲得非互易傳輸的效果，體積大不可集成，與商業集成電路技術不兼容，不利于太赫茲通感一體化系統的小型化設計。因此，片上無磁同時同頻雙工器的研究是至關重要的。

最近幾年，國外的科研團隊成功采用時空調制技術實現了無外加磁偏置的非互易效果，為設計片上太赫茲波段的無磁同時同頻雙工器指明了方向。一般實施方法為：在某媒質上離散地加載低頻時變調制信號，并控制調制信號的頻率、幅度和初始相位來實現電磁波的非互易性傳播。以環形器為例，時間調制體現為三路等相位差調制信號，空間調制體現為輪換對稱的諧振結構。當未加調制時，整體結構表現為順時針環形器和逆時針環形器的疊加簡并態，當給予調制時，能把其中一種狀態，通過施加調制信號的相位遞增方向體現出來，起到類似鐵氧體的效果，打破時間反演對稱性，實現環形器的功能。現有片上無磁非互易器件，主要面向5G設計，如臧家偉等人在2020年設計的片上無磁隔離器，其工作頻率在2.6GHz左右。在較低的頻段，射頻器件的設計有更多經驗作為參考，此外因為電長度較大，器件的加工測試也更為便捷，而在亞毫米波和太赫茲頻段，較高的頻率帶來的設計和加工工藝上的困難也導致了太赫茲波段的片上無磁同時同頻雙工器還未有報道。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足而提供一種面向太赫茲通感一體化的無磁同時同頻雙工器。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種面向太赫茲通感一體化的無磁同時同頻雙工器，包括介質基板、微帶階梯阻抗濾波器、變容二極管、太赫茲信號輸入輸出端口、調制信號輸入端口、接地端口以及Y形微帶傳輸線聯結；所述微帶階梯阻抗濾波器共有三組，分別為第一微帶階梯阻抗濾波器、第二微帶階梯阻抗濾波器、第三微帶階梯阻抗濾波器；所述變容二極管共有三組，分別為第一變容二極管、第二變容二極管、第三變容二極管；所述太赫茲信號輸入輸出端口共有三組，分別為第一太赫茲信號輸入輸出端口、第二太赫茲信號輸入輸出端口、第三太赫茲信號輸入輸出端口；所述介質基板頂部中心為微帶傳輸線的連接點，為Y形微帶傳輸線聯結；所述第一微帶階梯阻抗濾波器、第二微帶階梯阻抗濾波器、第三微帶階梯阻抗濾波器分別外接第一太赫茲信號輸入輸出端口、第二太赫茲信號輸入輸出端口、第三太赫茲信號輸入輸出端口；所述第一變容二極管、第二變容二極管、第三變容二極管朝向結構中心的一側通過一個微帶枝節連接接地端口，朝向結構外的一側通過一個微帶枝節連接調制信號輸入端口。

進一步地，所述介質基板為50μm厚的石英基板。

進一步地，所述第一微帶階梯阻抗濾波器、第二微帶階梯阻抗濾波器、第三微帶階梯阻抗濾波器為階梯阻抗濾波器且結構完全相同，分別由三段電長度不同、阻抗不同的微帶線串聯組成。

進一步地，第一段微帶線長度為0.24mm，寬度為0.05mm，第二段微帶線長度為0.5mm，寬度為0.91mm，第三段微帶線長度為0.2mm，寬度為0.1mm。

進一步地，所述變容二極管選用管芯直徑1μm的單管倒裝型GaAs二極管。