[发明专利]一种面向第六代移动通讯的宽带带通滤波器及其谐振模块

说明书

本发明涉及一种面向第六代移动通讯的宽带带通滤波器及其谐振模块，所述谐振模块，包括四层等间距设置的频率选择面电磁谐振单元，每个所述频率选择面电磁谐振单元包括方块层，该方块层设有以所述方块层的中心为中心、由内而外依次嵌套的三个正方形边框，所述三个正方形边框均由镂空形成，每相邻的两个所述正方形边框以45度角衔接。与现有技术相比，本发明面向第六代移动通讯，实现了0.7THz带宽，同时具备90％高透过率。

技术领域

本发明涉及带通滤波器领域，尤其是涉及一种面向第六代移动通讯的宽带带通滤波器及其谐振模块。

背景技术

第六代移动通讯技术（6G）是5G蜂窝技术的后继者。6G网络比5G网络工作在更高的频率，达到太赫兹(1 THz=1012 Hz）并提供更高的通讯容量和更低的传输延迟。 6G有望支持每秒1 TB的数据速率（Tbps）。这种级别的容量和延迟将是前所未有的，并将扩展5G应用的性能和功能范围，以支持无线连接、认知、感测和成像领域中越来越多的创新应用。 6G所在的太赫兹频率除了提供明显更好的吞吐量和更高的数据速率外，还将实现更快的采样速率。由此可见，任何6G相关的电磁波调控与传输的元器件的研究开发，都有望导致无线传感技术的潜在重大进步。

在信号传输领域，德国卡尔斯鲁厄理工大学（KIT）下属的光子学和量子电子学研究所（IPQ）、微结构技术研究所（IMT）、射频工程和电子学研究所（IHE），联合弗赖堡的弗劳恩霍夫应用固体物理研究所（IAF）的科学家现在已经开发出一种有前途的转换方法太赫兹和光域之间的数据流（S. Ummethala et al. Nature Photonics volume 13:519–524(2019). DOI: 10.1038/s41566-019-0475-6）。他们使用超快速电光调制器将太赫兹数据信号直接转换为光信号，并将接收器天线直接耦合至玻璃纤维。在他们的实验中，科学家选择了约0.29 THz的载波频率，并达到了50 Gbit / s的传输速率。该调制器基于等离子体纳米结构，带宽超过0.36 THz。研究人员展示的概念将大大降低未来无线电基站的技术复杂性，并能够以很高的数据速率（100Gbit / s）实现太赫兹频段的互联通讯。如何通过进一步提升带宽，并且提高工作频率，就成为了上述技术发展的一大挑战。

太赫兹波段的带通滤波器一直是通讯的重要元器件。如已超过20年的美国VDI公司和英国的THz instruments公司提供的金属网格滤波器，该产品具有高透过率 （80%）的优点，但带宽不到0.2 THz。当今太赫兹波段的带通滤波器的核心问题，就是要同步提高透过滤和宽带这两大关键指标。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高透过滤和宽带的面向第六代移动通讯的宽带带通滤波器及其谐振模块。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于宽带带通滤波器的谐振模块，包括四层等间距设置的频率选择面电磁谐振单元，每个所述频率选择面电磁谐振单元包括方块层，该方块层设有以所述方块层的中心为中心、由内而外依次嵌套的三个正方形边框，所述三个正方形边框均由镂空形成，每相邻的两个所述正方形边框以45度角衔接。

进一步地，相邻的两个所述正方形边框以45度角衔接具体为，

相邻的两个所述正方形边框分别视为内侧正方形边框和外侧正方形边框，所述内侧正方形边框的四个顶点分别与所述外侧正方形边框的四个边的中间位置连接。

进一步地，每相邻的两个所述频率选择面电磁谐振单元间的间距为30微米，所述方块层为长度为100微米、宽度为100微米、厚度为0.2微米的平板结构。

进一步地，所述三个正方形边框的边长分别为60微米、38微米和22微米，所述三个正方形边框每条边的宽度均为8微米。

进一步地，所述方块层的材质采用黄金。