[發明專利]一種基于超材料的高透射型太赫茲移相器

有效

• 申請號: 201810064247.8
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108281737B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 李九生;汪鍇宏
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: H01P1/18
• 分類號: H01P1/18;H01Q3/30
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種基于超材料的高透射型太赫茲移相器。它包括硅基底層、3層無裂環諧振結構、4層BCB材料介質，第一BCB材料介質層附在硅基底層上方，第一BCB材料介質層上方依次為第一無裂環諧振結構層、第二BCB材料介質層、第二無裂環諧振結構層、第三BCB材料介質層、第三無裂環諧振結構層和第四BCB材料介質層；每層無裂環諧振結構由兩層BCB材料夾持形成三明治夾層結構，每層無裂環諧振結構是由一層鋁薄膜挖去四個呈2×2陣列分布的缺角正方形而形成的，四個缺角正方形均貫通該層鋁薄且缺角一側均朝向該層鋁膜中心。本發明實現了太赫茲波的移相，具有結構簡單，損耗小，設計原理簡單等優點。

技術領域

本發明涉及太赫茲波移相器，尤其涉及一種基于超材料的高透射型太赫茲移相器。

背景技術

太赫茲(Terahertz，THz)波是電磁波頻譜中介于微波/毫米波和紅外之間的特殊頻譜，是開發相對不成熟的頻譜波段。該波段電磁波具有獨特的性質，非金屬物質對太赫茲波吸收較少，因此其具有較強的穿障能力；同時太赫茲波相對于X波段波長短、頻率高，具有更高的探測精度與數據傳輸率。如果將相控陣雷達的工作頻段拓展至太赫茲波段，有利于穿障探測、高分辨成像、微小型化等，將有望開拓新的應用領域。

移相器是相控陣雷達信號預處理器件中使用數量最大的基礎器件之一，其數量與陣列中的天線數量成正比。隨著全數字化雷達的發展，直接數字合成成為相移電磁信號生成的首選方式。但以目前的數字電路發展水平，DDS合成太赫茲波面臨較大挑戰，需要探索新的移相預處理方法。因此非常有必要研究一種高效率、結構簡單并且緊湊的太赫茲波移相器來滿足太赫茲波技術發展的需要。

發明內容

本發明為了克服現有技術不足，提供一種基于超材料的高透射型太赫茲移相器。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：

基于超材料的高透射型太赫茲移相器，其包括硅基底層、3層無裂環諧振結構、4層BCB材料介質，第一BCB材料介質層附在硅基底層上方，第一BCB材料介質層上方依次為第一無裂環諧振結構層、第二BCB材料介質層、第二無裂環諧振結構層、第三BCB材料介質層、第三無裂環諧振結構層和第四BCB材料介質層；每層無裂環諧振結構由兩層BCB材料夾持形成三明治夾層結構，每層無裂環諧振結構是由一層鋁薄膜挖去四個呈2×2陣列分布的缺角正方形而形成的，四個缺角正方形均貫通該層鋁薄且缺角一側均朝向該層鋁膜中心。太赫茲移相器中的每一層均呈中心對稱，基于該對稱結構，無論z軸上的太赫茲波的入射方向是什么，其傳播特性都是一樣的。沿x軸方向入射的是TM模式，沿y軸方向入射的是TE模式，兩種入射方向的太赫茲波經過此移相器后，太赫茲波都發生了相移且曲線近似。實現了太赫茲波的移相。

基于上述方案，可進一步采用如下優選方式：

所述的硅基底層的寬度為54～58μm，長度為54～58μm，厚度為46～50μm。所述的第一BCB材料介質層，長度為54～58μm，寬度為54～58μm，厚度為4.5～8.5μm。所述的第二BCB材料介質層，長度為54～58μm，寬度為54～58μm，厚度為30～34μm。所述的第三BCB材料介質層，長度為54～58μm，寬度為54～58μm，厚度為7～11μm。所述的第四BCB材料介質層，長度為54～58μm，寬度為54～58μm，厚度為4～8μm。所述的每層無裂環諧振結構，材料是金屬鋁，整體長度為54～58μm，整體寬度為54～58μm，整體厚度為0.1～0.3μm；每層無裂環諧振結構的邊緣線與所述缺角正方形邊緣之間的寬為3～5μm，每層無裂環諧振結構中相對角的兩個缺角正方形缺角處的斜邊之間距離為18～22μm。

本發明基于對稱結構，無論z軸上的太赫茲波的入射方向是什么，其傳播特性都是一樣的。沿x軸方向入射的是TM模式，沿y軸方向入射的是TE模式，兩種入射方向的太赫茲波經過此移相器后，太赫茲波都發生了相移且曲線近似，實現了太赫茲波的移相。本發明具有結構簡單，損耗小，設計原理簡單等優點。

附圖說明：