[发明专利]一种利用反相干涉原理的太赫兹幅度调制器

说明书

本发明公开了一种利用反相干涉原理的太赫兹幅度调制器，包括E面波导分路器、H面波导合路器、复合开关电路调控支路、复合开关电路常开支路，所述复合开关电路调控支路包含输入分支波导‑微带线过渡结构、有源材料复合控制结构、微带线‑输出分支波导过渡结构，所述输入分支波导‑微带过渡结构、所述微带‑输出分支波导过渡结构与所述E面波导分路器、所述H面波导合路器相连，所述复合开关电路常开支路与所述复合开关电路调控支路对称，共同构成反相干涉回路。本发明可在保持较低插入损耗的同时实现太赫兹频段内极大带宽的高开关比幅度调制。

技术领域

本发明涉及使用于太赫兹波段的电控动态调制器件，具体涉及一种利用反相干涉原理的太赫兹幅度调制器，属于电磁功能器件技术领域。

背景技术

现代社会对大数据容量的高速传输需求日益强烈。太赫兹波以其高频率特性成为下一代6G技术的信息载体之一。太赫兹直接调制器是太赫兹无线通信系统的核心器件之一。

总体来说，目前主要有两大类针对直接调制器的设计方案：一种是通过输入信号与人工微结构谐振形成吸收峰，利用谐振模式间的转换实现开关调制；另一种通过半导体器件控制微带线等传输结构的阻抗以实现调控。日益增大的大容量高速信息传输需求要求直接调制器具有更大的物理带宽、更高的调制开关比以及更低的群延时等。而这两类设计方案，都面临一些困难。

对于基于谐振的调制器，要实现高开关比调制必然需要高Q值的谐振模式，由此带来调制带宽的局限，难以进一步突破更高的调制速率；另一方面，谐振造成的相位突变也导致了调制信号的群延时特性恶化，不利于系统运用。对于基于阻抗变换的调制器，半导体器件本身的通断特性导致难以兼顾调制器中插入损耗损、开关比等核心指标；另一方面，太赫兹波段的大寄生参数同样导致半导体器件本身呈现明显的频响特性，难以通过简单的阻抗匹配实现大带宽要求。传统的调制器设计方法难以实现很大的调制深度和调制带宽，已经无法满足高速率太赫兹通信系统的要求。

本发明提出利用反相干涉相消原理，结合由砷化镓二极管控制的复合开关电路，实现太赫兹波的动态幅度调制功能。本发明在较低的插入损耗情况下，实现了极大的调制深度，并且具有极大的带宽、良好的带内平坦度。该调制器为实现高阶幅度调制，脉冲调制，以及提高直接调制太赫兹通信系统的调制速率等提供了新的解决思路。该原理所实现的调制器具有工作频带可移植性高，可工作于常温、常压、非真空条件下，并且易于封装方便使用，具有非常广泛的应用场景。

发明内容

本发明针对现有技术的不足提供一种利用反相干涉原理的太赫兹幅度调制器，该太赫兹幅度调制器利用反相干涉原理实现信号关断，可在极大带宽内实现高开关比幅度调制。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用反相干涉原理的太赫兹幅度调制器，包括E面波导分路器、复合开关电路调控支路、复合开关电路常开支路、H面波导合路器，所述复合开关电路调控支路包含输入分支波导-微带线过渡结构、有源材料复合控制结构、微带线-输出分支波导过渡结构，有源材料复合控制结构包含主微带线、砷化镓二极管、接地结构与馈电结构，所述砷化镓二极管通过所述微带枝节线、所述扇形匹配金属片并联接入所述主微带线，通过所述接地结构接地，通过所述馈电结构馈电，所述接地结构包含接地金属线、扇形滤波金属片与接地金属片，所诉扇形滤波金属片对应圆心与所述接地金属线相连，通过所述接地金属片与波导腔体壁相连实现接地，所述馈电结构包含馈电金属线、扇形滤波金属片与馈电金属片，所述扇形滤波金属片对应圆心与所述馈电金属线相连，通过所述馈电金属片馈电，所述主微带线一端连接于所述输入分支波导-微带过渡结构，另一端连接于所述微带-输出分支波导过渡结构。

进一步地，所述E面波导分路器为三端口器件，包括一个输入端口，和两个输出端口，E面波导分路器输入端口用来馈入太赫兹波，两个输出端口分别连接于两个所述输入分支波导-微带线过渡结构。