[發(fā)明專(zhuān)利]基于頻率選擇表面的偏振可調(diào)太赫茲濾波器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810071997.8
• 申請(qǐng)日: 2018-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108288741A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁明輝;朱亦鳴;劉照邦;畢凌志
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01P1/203
• 分類(lèi)號(hào): H01P1/203
• 代理公司: 上海德昭知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉;劉國(guó)華

本發(fā)明提供了一種基于頻率選擇表面的偏振可調(diào)太赫茲濾波器，其特征在于，包括：基底；以及至少一個(gè)頻率選擇表面單元，固定在基底上且呈二維周期性排列，用于對(duì)入射的太赫茲波進(jìn)行濾波處理，其中，頻率選擇單元具有呈螺旋線形的導(dǎo)線，用于與入射的太赫茲波發(fā)生諧振。在本發(fā)明中，頻率選擇單元因其導(dǎo)線為螺旋線形而使其具有非對(duì)稱(chēng)性的結(jié)構(gòu)，從而使其在不同偏振方向上的特征參數(shù)不同，能夠使得濾波器的中心頻率發(fā)生偏移，解決了現(xiàn)有對(duì)稱(chēng)性頻率選擇濾波器無(wú)法根據(jù)入射電磁波偏振方向調(diào)節(jié)中心頻率的問(wèn)題；而且，具有中心頻率透射率高、低損耗、選擇性高、可調(diào)節(jié)中心頻率、制作加工方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太赫茲濾波器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于頻率選擇表面的偏振可調(diào)太赫茲濾波器。

背景技術(shù)

目前，太赫茲領(lǐng)域日益成為各國(guó)研究人員競(jìng)相研究的熱點(diǎn)方向，在國(guó)內(nèi)也掀起針對(duì)這一電磁頻段的研究熱潮。通常認(rèn)為，太赫茲是0.1THz到10THz之間的電磁波，是電子學(xué)和光學(xué)間的過(guò)渡區(qū)域，有著重要的學(xué)術(shù)和應(yīng)用研究?jī)r(jià)值。早在上世紀(jì)70年代，太赫茲波就引起了科學(xué)家的關(guān)注，但是由于這一波段的產(chǎn)生方法和探測(cè)手段相比于微波和光波還十分落后，對(duì)太赫茲波段各方面特性的研究和了解還非常有限，而且基本上還停留在理論層次上，形成了所謂的“太赫茲空隙”(Terahertz Gap)。近些年來(lái)，隨著電子學(xué)研究向高頻段拓展，光學(xué)研究向低頻段拓展，太赫茲技術(shù)取得了很大的進(jìn)展。太赫茲在射電天文學(xué)、無(wú)損檢測(cè)、生命科學(xué)、安全以及高速通信等方面實(shí)現(xiàn)了許多突破性的應(yīng)用。

太赫茲系統(tǒng)主要由輻射源、探測(cè)器和各種功能器件組成，但是由于系統(tǒng)噪聲和應(yīng)用需要等原因，需要濾除某些頻率范圍以提高系統(tǒng)的性能，因而太赫茲濾波器有著很重要的應(yīng)用價(jià)值。現(xiàn)階段，太赫茲濾波器有頻率選擇表面濾波器、微機(jī)電系統(tǒng)濾波器、波導(dǎo)腔體濾波器、單片微波集成電路濾波器、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體濾波器和鍺化硅濾波器。其中，頻率選擇表面空間濾波器在低頻段的研究已經(jīng)相當(dāng)成熟，而在太赫茲頻段頻率選擇表面的研究并不多。并且由于在太赫茲頻段，頻率選擇表面的結(jié)構(gòu)尺寸在微米量級(jí)，使得在低頻頻率選擇表面濾波器中常用的電容加載(例如，加入變?nèi)荻O管或PIN二極管等有源器件)進(jìn)行調(diào)諧的方法在太赫茲頻段頻率選擇表面濾波器中難以應(yīng)用。

目前，研究中的基于頻率選擇表面的太赫茲濾波器的調(diào)諧方法主要有以下三種：一是直接改變頻率選擇表面的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)，由于頻率選擇表面濾波器的濾波特性與其幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)，可以通過(guò)重新設(shè)計(jì)其幾何結(jié)構(gòu)來(lái)改變?yōu)V波器的諧振頻率，但是此方法每次都需要設(shè)計(jì)制作新的濾波器，成本太高且無(wú)法動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)；二是用溫度敏感材料(如銻化銦)制作表面結(jié)構(gòu)，利用溫度改變材料的特性參數(shù)，進(jìn)而改變?yōu)V波器的諧振頻率，但是濾波器的調(diào)節(jié)范圍與溫度相關(guān)，在很多應(yīng)用中溫度變化有限制，同時(shí)限制了調(diào)諧范圍；三是利用外加強(qiáng)磁場(chǎng)、電場(chǎng)改變材料的特性參數(shù)，進(jìn)而改變?yōu)V波器的諧振頻率，然而很多應(yīng)用中無(wú)法達(dá)到此條件。上述方法都存在著諧振頻率調(diào)節(jié)不方便以及應(yīng)用條件受限等問(wèn)題，因此，研制出不受特殊條件限制、易于調(diào)節(jié)的太赫茲濾波器至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有太赫茲濾波器的諧振頻率調(diào)節(jié)不方便的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種基于頻率選擇表面的偏振可調(diào)太赫茲濾波器，相較于現(xiàn)有的頻率選擇表面濾波器，其最大的特點(diǎn)是可以非常簡(jiǎn)單地通過(guò)旋轉(zhuǎn)濾波器或調(diào)節(jié)太赫茲波偏振方向來(lái)進(jìn)行調(diào)諧。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種基于頻率選擇表面的偏振可調(diào)太赫茲濾波器，其特征在于，包括：基底；以及至少一個(gè)頻率選擇表面單元，固定在基底上且呈二維周期性排列，用于對(duì)入射的太赫茲波進(jìn)行濾波處理，其中，頻率選擇單元具有呈螺旋線形的導(dǎo)線，用于與入射的太赫茲波發(fā)生諧振。

本發(fā)明提供的偏振可調(diào)太赫茲濾波器，還可以具有這樣的特征：其中，二維周期性排列為M×N矩陣排列，M和N均為大于或等于1的自然數(shù)。