Vågledarswitchar med grafen för högfrekvenstillämpningar

Syfte och mål

Vi föreslår att använda de inställbara ledande egenskaperna för grafen för att inducera en växlingseffekt i vågledare för högfrekvensapplikationer. En ”grafenlapp” inbäddas i en gapvågledare och grindar en extern spänningskälla.

Detta kommer att ställa in grafenladdningsbärartätheten elektriskt och därigenom modulera vågledarens ON/OFF-egenskaper. Den föreslagna designen kommer att simuleras, omvandlad till en prototyp och uppfylla konstruktionsspecifikationer som beskrivs av industrimedarbetare (Gapwaves AB och Saab).

Denna applikation är fast tillstånd och kringgår därmed traditionella utmaningar som konventionella MEMS-baserade högfrekvensomkopplare står inför. Konstruktionen är skalbar när det gäller frekvensområdet och kan täcka kommersiella band (K-W) med potential att utvidgas till högre frekvenser i framtiden.

Projektet tillhandahåller potentiell tillämpning i trådlösa ombordsensorer i självkörande bilar samt försvarsapplikationer som involverar fasarray-radar.

Abstract in English

Graphene-switchable Waveguides for High-frequency Applications

We propose to use the tunable conductive properties of graphene to induce a switching effect in waveguides for high frequency applications. A graphene patch will be embedded into a gap-waveguide and gated an external voltage source.

This will electrically tune the graphene charge carrier density thereby modulating the ON/OFF characteristics of the waveguide. The proposed design will be simulated, prototyped and meet design specifications outlined by indrustrial collaborators (Gapwaves AB and Saab).

This application is solid state, thereby circumventing traditional challenges faced by conventional MEMS-based high-frequency switches. The design is scalable in terms of frequency range and can cover the commercial bands (K-W) with the potential to be extended to higher frequencies in the future.

This provides potential application in wireless onboard sensors in self-driving cars as well as potentially defense applications involving phase-array radars.

Utlysning:
Samverkan kring kommersiella grafentillämpningar, våren 2020

Projektpartners: Chalmers, Gapwaves AB,RISE AB, Saab

Projektledare: Anderson David Smith

Projektform: IOD-projekt

Bidrag: 1 500 000 kr

Projektets löptid: 2 maj 2020 - 2 maj 2022

Relaterade styrkeområden: