[實用新型]周期性窗欞形鏤空結構的太赫茲波濾波器

無效

• 申請號: 201120076942.X
• 申請日: 2011-03-22
• 公開（公告）號: CN201946723U
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 李九生;張寶月
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: H01P1/20
• 分類號: H01P1/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本實用新型涉及濾波器，尤其涉及一種周期性窗欞形鏤空結構的太赫茲波濾波器。

背景技術

太赫茲波，有時亦被稱作太赫茲射線，是從上個世紀80年代中后期，才被正式命名的，在此以前科學家們將統稱為遠紅外射線。太赫茲波是指頻率在0.1THz到10THz范圍的電磁波，波長大概在0.03到3mm范圍，介于微波與紅外之間。實際上，早在一百年前，就有科學工作者涉及過這一波段。在1896年和1897年，Rubens和Nichols就涉及到這一波段，紅外光譜到達9μm（0.009mm）和20μm（0.02mm），之后又有到達50μm的記載。之后的近百年時間，遠紅外技術取得了許多成果，并且已經產業化。但是涉及太赫茲波段的研究結果和數據非常少，主要是受到有效太赫茲產生源和靈敏探測器的限制，因此這一波段也被稱為THz間隙。隨著80年代一系列新技術、新材料的發展，特別是超快技術的發展，使得獲得寬帶穩定的脈沖THz源成為一種準常規技術，THz技術得以迅速發展，并在實際范圍內掀起一股THz研究熱潮。太赫茲的獨特性能給通信（寬帶通信）、雷達、電子對抗、電磁武器、天文學、醫學成像（無標記的基因檢查、細胞水平的成像）、無損檢測、安全檢查（生化物的檢查）等領域帶來了深遠的影響。

通過多年來不斷地研究發現，對太赫茲系統的深入探索將對通信領域產生重要的意義。太赫茲系統主要由輻射源、探測器件和濾波器等各種功能器件組成。與微波頻段的通信系統相似，為了使系統的性能提高，需在實際應用過程中濾除掉不需要的頻率范圍和噪聲，那么整個太赫茲系統的高效運行就離不開太赫茲波濾波器發揮重要的作用。

當前國內外研究的并提出過的太赫茲波濾波器結構主要有基于光子晶體、表面等離子體的結構，這些結構往往很復雜，而且在實際制作過程中困難重重，成本較高，對加工工藝和加工環境要求也高。所以迫切需要提出結構簡單、尺寸小、便于加工制作的太赫茲波濾波器來促進太赫茲波應用領域的發展。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種周期性窗欞形鏤空結構的太赫茲波濾波器。

周期性窗欞形鏤空結構的太赫茲波濾波器包括信號輸入端、信號輸出端、窗欞形鏤空傳輸層、基體；窗欞形鏤空傳輸層與基體相連，窗欞形鏤空傳輸層包括N×N個窗欞形鏤空周期單元，窗欞形鏤空周期單元包括四個中心對稱的直角形鏤空結構，直角形鏤空結構包括順次相連的T形鏤空結構，正方形鏤空結構和T形鏤空結構，T形鏤空結構和T形鏤空結構相互垂直，T形鏤空結構和T形鏤空結構分別與正方形鏤空結構的相鄰邊相連；信號從信號輸入端輸入，依次經過窗欞形鏤空傳輸層、基體之后到達信號輸出端，實現對信號進行濾波。

所述的兩個相鄰窗欞形鏤空周期單元的間距為80~120μm。所述的T形鏤空結構和T形鏤空結構尺寸大小相同。所述的兩個直角形鏤空結構的間距為1~6μm。所述的基體的材料為砷化鎵，窗欞形鏤空傳輸層的材料為銅。

本實用新型具有頻率選擇性高、帶寬大、結構簡單、尺寸小、體積小、重量輕、節約材料、便于制作及易于集成等優點。

附圖說明

圖1是周期性窗欞形鏤空結構的太赫茲波濾波器的結構示意圖；

圖2是本實用新型的窗欞形鏤空傳輸層的結構示意圖；

圖3是本實用新型的窗欞形鏤空周期單元的結構示意圖；

圖4是周期性窗欞形鏤空結構的太赫茲波濾波器性能曲線。

具體實施方式

如圖1-3所示，周期性窗欞形鏤空結構的太赫茲波濾波器包括信號輸入端1、信號輸出端2、窗欞形鏤空傳輸層3、基體9；窗欞形鏤空傳輸層3與基體5相連，窗欞形鏤空傳輸層3包括N×N個窗欞形鏤空周期單元4，窗欞形鏤空周期單元4包括四個中心對稱的直角形鏤空結構5，直角形鏤空結構5包括順次相連的T形鏤空結構6，正方形鏤空結構7和T形鏤空結構8，T形鏤空結構6和T形鏤空結構8相互垂直，T形鏤空結構6和T形鏤空結構8分別與正方形鏤空結構7的相鄰邊相連；信號從信號輸入端1輸入，依次經過窗欞形鏤空傳輸層3、基體5之后到達信號輸出端2，實現對信號進行濾波。

所述的兩個相鄰窗欞形鏤空周期單元4的間距為80~120μm。所述的T形鏤空結構6和T形鏤空結構8尺寸大小相同。所述的兩個直角形鏤空結構5的間距為1~6μm。所述的基體9的材料為砷化鎵，窗欞形鏤空傳輸層3的材料為銅。

實施例1，如圖3所示，設定各參數值如下：

結構個數N=80個，窗欞形鏤空周期單元的周期為90μm，正方形鏤空結構的邊長a為10μm，T形鏤空結構中b為16μm，c為4μm?，d為20μm。兩個直角形鏤空結構的間距為3μm。周期性窗欞形鏤空結構的太赫茲波濾波器的基體是高阻硅材料，傳輸層結構是銅質材料。該太赫茲波濾波器的中心頻率點為0.691THz，該點的回波損耗S11為-20.09dB，插入損耗S21為-0.3dB。