[實用新型]周期性雙環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120093314.2
• 申請日: 2011-04-01
• 公開（公告）號: CN202034457U
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李九生;張寶月
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量學(xué)院
• 主分類號: H01P1/20
• 分類號: H01P1/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及濾波器，尤其涉及一種周期性雙環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器。

背景技術(shù)

太赫茲(THz)輻射是在微波和紅外之間的波段，是頻率在0.1THz~10THz之間的電磁波。THz電磁輻射具有非常獨特的性質(zhì)，它可以透過各種生物體、電介質(zhì)材料以及氣相物質(zhì)，這些介質(zhì)在THz波段具有豐富的吸收和色散性質(zhì)，通過測量并分析樣品的THz信號便可以獲得關(guān)于材料中的物質(zhì)成分和物理、化學(xué)以及生物學(xué)信息。太赫茲頻域在高數(shù)據(jù)率通信、保密通信、精確制導(dǎo)和隱藏武器探測等方面有重要的應(yīng)用。因此，近年來這個新興的研究領(lǐng)域正在受到各國科學(xué)家的極大關(guān)注。但是就整體水平來看，太赫茲技術(shù)還剛剛起步，基礎(chǔ)研究和技術(shù)應(yīng)用都還在不斷地完善和不斷地發(fā)展著。現(xiàn)有的太赫茲時域光譜系統(tǒng)及成像系統(tǒng)的設(shè)備不僅價格昂貴，信息處理過程也很復(fù)雜，有待于進一步實用化。為了在現(xiàn)場應(yīng)用太赫茲技術(shù)，還要使太赫茲系統(tǒng)向微型化。特別是在國內(nèi)，關(guān)于太赫茲技術(shù)的研究處于起步階段，有大量的工作需要進一步地開展。

太赫茲技術(shù)在實際應(yīng)用中，由于應(yīng)用環(huán)境噪聲以及應(yīng)用需要的限制等，需濾除不需要的頻率范圍和噪聲，提高系統(tǒng)的性能，因而太赫茲波濾波器在實際中有重要的應(yīng)用。當(dāng)前國內(nèi)外研究的并提出過的太赫茲波濾波器結(jié)構(gòu)主要基于光子晶體、表面等離子體等結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)往往很復(fù)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(huán)境要求也高。所以迫切需要提出結(jié)構(gòu)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(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種周期性雙環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器。

周期性雙環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器包括信號輸入端、信號輸出端、雙環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層、基體；雙環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層與基體相連，雙環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層包括N×N個雙環(huán)開口鏤空周期單元，雙環(huán)開口鏤空周期單元包括一個外單環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)和一個內(nèi)單環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)；信號從信號輸入端輸入，依次經(jīng)過雙環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層、基體之后到達信號輸出端，實現(xiàn)對信號進行濾波。

所述的兩個相鄰雙環(huán)開口鏤空周期單元的間距為400~460μm。所述的外單環(huán)開口鏤空周期單元的環(huán)形內(nèi)徑為150~160μm，環(huán)形外徑為170~180μm，內(nèi)單環(huán)開口鏤空周期單元的環(huán)形內(nèi)徑為110~120μm，環(huán)形外徑為130~140μm。所述的外單環(huán)開口鏤空周期單元和內(nèi)單環(huán)開口鏤空周期單元的開口寬度相同，大小為40~60μm。所述的基體的材料為高阻硅材料，雙環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、體積小、重量輕、節(jié)約材料、便于制作及易于集成等優(yōu)點。

附圖說明

圖1是周期性雙環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型的雙環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型的太赫茲波濾波器性能曲線。

具體實施方式

如圖1~3所示，周期性雙環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器包括信號輸入端1、信號輸出端2、雙環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層3、基體5；雙環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層3與基體5相連，雙環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層3包括N×N個雙環(huán)開口鏤空周期單元4，雙環(huán)開口鏤空周期單元4包括一個外單環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)6和一個內(nèi)單環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)7；信號從信號輸入端1輸入，依次經(jīng)過雙環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層3、基體5之后到達信號輸出端2，實現(xiàn)對信號進行濾波。

所述的兩個相鄰雙環(huán)開口鏤空周期單元4的間距為400~460μm。所述的外單環(huán)開口鏤空周期單元6的環(huán)形內(nèi)徑為150~160μm，環(huán)形外徑為170~180μm，內(nèi)單環(huán)開口鏤空周期單元7的環(huán)形內(nèi)徑為110~120μm，環(huán)形外徑為130~140μm。所述的外單環(huán)開口鏤空周期單元6和內(nèi)單環(huán)開口鏤空周期單元7的開口寬度相同，大小為40~60μm。所述的基體5的材料為高阻硅材料，雙環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層3的材料為銅。

實施例1，設(shè)定各參數(shù)值如下：

結(jié)構(gòu)個數(shù)N為80個，結(jié)構(gòu)周期為440μm，外單環(huán)開口鏤空周期單元6的環(huán)形內(nèi)徑為155μm，環(huán)形外徑為175μm，內(nèi)單環(huán)開口鏤空周期單元7的環(huán)形內(nèi)徑為115μm，環(huán)形外徑為135μm。開口寬度大小為45μm。周期性雙環(huán)開口鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器的基體是高阻硅材料，傳輸層結(jié)構(gòu)是銅質(zhì)材料。該濾波器中心頻率點為0.58THz，該點的回波損耗S11為-40dB，插入損耗S21為-0.6dB。