研究目的
设计一种利用超表面等离子体激元(SSPPs)过渡结构和石墨烯薄片实现高隔离度的柔性宽带功率分配器,适用于可穿戴射频设备和体域通信系统。
研究成果
所提出的柔性宽带功率分配器在平直、弯曲和扭转状态下,于6.8–11.2 GHz频段内实现了损耗有限、匹配良好且隔离度≥15 dB的等功率分配,展现出适用于可穿戴射频设备及体域通信系统的鲁棒性与应用潜力。
研究不足
纯rGO的方阻超过1000 Ω/平方,高于所需的300 Ω/平方,因此需要与导电碳墨混合以达到目标电阻值。对于超出测试条件的极端弯曲或扭转工况下的性能尚未探究。
1:实验设计与方法选择:
基于Wilkinson功分器理论,在超薄聚酰亚胺基板上设计从H型SSPPs传输线到U型SSPPs传输线的渐变过渡结构。采用石墨烯薄片作为隔离电阻膜,使用CST Microwave Studio的本征模求解器和时域求解器进行仿真。
2:样品选择与数据来源:
功分器通过PCB工艺在聚酰亚胺基板上镀铜制成,石墨烯薄片由还原氧化石墨烯(rGO)与导电碳墨水DD-10混合制备。
3:实验设备与材料清单:
聚酰亚胺基板(介电常数3.5,厚度0.05mm)、铜箔(厚度0.018mm)、石墨烯薄片(方阻297Ω/□)、还原氧化石墨烯(rGO)、导电碳墨水DD-10、加热板。
4:5,厚度05mm)、铜箔(厚度018mm)、石墨烯薄片(方阻297Ω/□)、还原氧化石墨烯(rGO)、导电碳墨水DD-加热板。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:采用PCB工艺制作功分器结构。将rGO与碳墨水按
5:
1体积比混合,160W功率超声处理30分钟,用滴管和梯形模具将混合物滴加在SSPPs传输线之间,145°C加热20分钟。分别在平直、弯曲和扭转状态下进行测量。
6:数据分析方法:
测量S参数(反射系数、传输系数、隔离度)并与仿真结果对比以评估性能。
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获取完整内容-
Polyimide substrate
Used as the flexible dielectric substrate for the power divider structure.
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Copper
Used as the conductive material for the SSPPs transmission lines and other metallic parts.
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Graphene flake
Used as an isolation resistive film between the U-shaped SSPPs TLs to achieve high output port isolation.
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Reduced graphene oxide
rGO
Mixed with conductive carbon ink to prepare the graphene flake resistive film.
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Conductive carbon ink
DD-10
Mixed with rGO to reduce the square resistance for achieving the desired isolation resistor.
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Hot plate
Used to heat the power divider during the fabrication process to cure the graphene flake ink.
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CST Microwave Studio
CST
Used for numerical simulations including Eigenmode Solver for dispersion curves and Time Domain Solver for S-parameters and electric field distributions.
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