[發明專利]一種基于超材料的帶阻濾波器

在審

• 申請號: 201810687666.7
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN108879039A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 王俊俏;袁棟棟;吳亞南
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: H01P1/20
• 分類號: H01P1/20
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 趙娟

本發明涉及一種基于超材料的帶阻濾波器。該帶阻濾波器包括由下至上依次設置的介質基底、金屬層、介質層和金屬結構，金屬結構包括至少一個基本單元，一個基本單元包括四個排列布置的金屬組元，各基本單元中成排方向上的兩個金屬組元之間的距離和成列方向上的兩個金屬組元之間的距離相等，各金屬組元均包括至少兩個間隔套設的金屬圓環，相鄰兩個金屬圓環之間設置有金屬臂，金屬臂與其兩端對應的金屬圓環一體成型。該濾波器的機理是由于金屬圓環在電磁波的作用下形成同相電流，在整體結構中電流同相振蕩形成共振，從而達到濾波效果。由于金屬圓環結構具有很好的對稱性，因此入射電磁波的方向可以大幅度的改變而不會影響到濾波效果。

技術領域

本發明涉及濾波器領域，具體涉及一種基于超材料的帶阻濾波器。

背景技術

超材料是指由人工設計、構造的具有自然界中材料所不具備的特殊物理性質的復合結構或復合材料，其性質是由復合結構或者復合材料決定且可以通過介電常數（ε）和磁導率（μ）來描述。經過十幾年的發展，超材料的含義與范圍越來越廣，在超透鏡、隱身衣、納米天線等領域發揮著主要作用。

濾波器主要分為低通、高通、帶通和帶阻四種類型，隨著現代技術的發展，濾波器有著越來越重要的地位，如在通信系統中濾波器起到了選頻、分頻和隔離信號等作用，同時對于濾波器的性能要求也逐漸提高。帶阻濾波器就是阻礙某個頻段的波不能夠通過，因此帶阻濾波器在應用過程中就因該盡可能的抑制或消除干擾波段。隨著技術的發展，器件的小型化、良好的性能、減少濾波效果的干擾因素等是對于濾波器非常重要的要求。

大多數的濾波器的濾波效果都會受限于入射電磁波的入射方向，比如Ortiz J D,Baena J D, Losada V, 等人在2013年在《Self-Complementary Metasurface forDesigning Narrow Band Pass/Stop Filters》上提出一種由一定形狀的金屬結構組成的超材料濾波器，但濾波效果在很大程度上都會受到電磁波的入射方向影響。因此，我們提出了一種基于超材料的能夠允許入射電磁波方向大角度的改變而濾波效果改變較小的帶阻濾波器。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于超材料的帶阻濾波器，以解決現有技術中由于入射電磁波的入射方向的大幅度改變而對濾波效果影響較大的問題。

為實現上述目的，本發明的一種基于超材料的帶阻濾波器采用如下技術方案：一種基于超材料的帶阻濾波器，包括由下至上依次設置的介質基底、金屬層、介質層和金屬結構，金屬結構包括至少一個基本單元，一個基本單元包括四個排列布置的金屬組元，各基本單元中成排方向上的兩個金屬組元之間的距離和成列方向上的兩個金屬組元之間的距離相等，各金屬組元均包括至少兩個間隔套設的金屬圓環，相鄰兩個金屬圓環之間設置有金屬臂，金屬臂與其兩端對應的金屬圓環一體成型。

所述金屬圓環的數量為兩個，金屬圓環包括外金屬圓環和內金屬圓環，外金屬圓環沿上下方向的高度、內金屬圓環沿上下方向的高度以及金屬臂沿上下方向的高度三者相等。

所述內金屬圓環的內半徑為20-75nm，內金屬圓環的厚度為30nm，內金屬圓環沿上下方向的高度為60nm。

所述金屬臂沿上下方向的高度為60nm,金屬臂的寬度為20nm，金屬臂沿外金屬圓環的徑向方向的長度為70nm。

所述外金屬圓環的厚度為30nm。

所述介質基底、金屬層和介質層三者橫截面均為正方形結構且三者沿左右方向的長度和沿前后方向的寬度均相等。

所述正方形結構的邊長為600-900nm。

所述介質基底沿上下方向的高度為200nm，金屬層沿上下方向的高度為100nm，介質層沿上下方向的高度為30nm。

所述金屬層和金屬結構的材質相同均采用貴金屬。