[發(fā)明專利]一種電控轉(zhuǎn)換的太赫茲帶通/帶阻濾波器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010049203.5
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111162354A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡放榮;李彤;張隆輝;江明珠;王月娥;李東霞;陳濤;姜文英;銀珊;張文濤;韓家廣
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01P1/20
• 分類號: H01P1/20;G02F1/01
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 歐陽波

本發(fā)明為一種電控轉(zhuǎn)換的太赫茲帶通/帶阻濾波器，包括高阻硅基底、位于高阻硅基底之上的絕緣層表面固定二維陣列。每個陣列單元包括一個冂形金屬結(jié)構(gòu)、2個T形金屬結(jié)構(gòu)、2個I形金屬結(jié)構(gòu)及1條引線。內(nèi)相變墊片處于單元內(nèi)的二I形結(jié)構(gòu)相對端的下方，間相變墊片處于行間相對的T形結(jié)構(gòu)橫條下方。二維陣列兩側(cè)各固定一電極，分別連接直流電源的正負(fù)極，不通電時，相變墊片低電導(dǎo)，本濾波器工作于帶阻濾波狀態(tài)；通電加熱時，相變墊片高電導(dǎo)，本濾波器工作于帶通濾波狀態(tài)。本發(fā)明電控實現(xiàn)太赫茲濾波器的帶通濾波/帶阻濾波狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，無需繁瑣的更換不同功能太赫茲濾波器，適用于不同場合，操作簡單，本太赫茲濾波器的應(yīng)用范圍顯著地被拓展。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太赫茲技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電控轉(zhuǎn)換的太赫茲帶通/帶阻濾波器。

背景技術(shù)

第六代移動通信系統(tǒng)將使用太赫茲波段的超高頻譜資源，因此必須加快對太赫茲源、探測器和相關(guān)功能器件的研發(fā)。目前，由于微波和光學(xué)理論的研究方法直接用于太赫茲領(lǐng)域仍面臨許多問題，太赫茲器件十分缺乏，因此開發(fā)高性能的太赫茲器件是太赫茲技術(shù)快速發(fā)展的關(guān)鍵。太赫茲濾波器可以用來提取或濾除太赫茲信號，以消除環(huán)境噪聲，滿足許多實際應(yīng)用需要，是太赫茲領(lǐng)域必不可少的一類功能器件。目前，太赫茲濾波器分為帶阻濾波器和帶通濾波器兩類，這兩類濾波器不能實現(xiàn)帶通-帶阻功能的轉(zhuǎn)換，極大地限制了此兩類太赫茲濾波器的實際應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是公開一種電控轉(zhuǎn)換的太赫茲帶通/帶阻濾波器，包括高阻硅基底、位于高阻硅基底之上的絕緣層和固定于絕緣層表面的二維陣列，每個陣列單元包括一個冂形金屬結(jié)構(gòu)、2個T形金屬結(jié)構(gòu)、2個I形金屬結(jié)構(gòu)、1條引線和相變墊片。二維陣列左右兩側(cè)各有一電極，分別連接直流電源的正負(fù)極，兩個電極分別與二維陣列左側(cè)第一列和右側(cè)最后一列的各行的引線相連接。電極連接直流電源的開關(guān)開啟時，兩個相變墊片均為低電導(dǎo)率，即行與行之間T形金屬結(jié)構(gòu)不連通，同一陣列單元內(nèi)的2個I形金屬結(jié)構(gòu)也不連通，此時本濾波器工作于帶阻濾波狀態(tài)。電極連接直流電源的開關(guān)閉合時，引線和冂形金屬結(jié)構(gòu)、T形金屬結(jié)構(gòu)通電生熱，二相變墊片被加熱轉(zhuǎn)為高電導(dǎo)率，即二維陣列行與行之間T形金屬結(jié)構(gòu)連通，同一陣列單元內(nèi)的2個I形金屬結(jié)構(gòu)也連通。此時本濾波器工作于帶通濾波狀態(tài)。本發(fā)肯解決了現(xiàn)有太赫茲濾波器功能單一的缺陷，實現(xiàn)了同一濾波器的帶通工作狀態(tài)和帶阻工作狀態(tài)的電控轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明設(shè)計的一種電控轉(zhuǎn)換的太赫茲帶通/帶阻濾波器，包括高阻硅基底、位于高阻硅基底之上的絕緣層和固定于絕緣層表面的二維陣列，所述二維陣列的邊長為入射太赫茲波束直徑的1.0～1.5倍。絕緣層和高阻硅基底的長和寬均大于二維陣列的長和寬。所述絕緣層為氮化硅層或者氧化硅層，厚度為0.5微米～2.0微米。太赫茲波從二維陣列上方正入射，穿過二維陣列得到濾波，并穿過絕緣層和高阻硅基底后射出。

所述二維陣列的每個陣列單元包括一個冂形金屬結(jié)構(gòu)、2個T形金屬結(jié)構(gòu)、2個I形金屬結(jié)構(gòu)、1條引線和相變墊片。

所述各金屬結(jié)構(gòu)和引線為金片、銅片或鋁片中任意一種的金屬片條。

所述冂形金屬結(jié)構(gòu)的冂形橫置，兩平行的金屬條的一端與另一作為冂頂?shù)慕饘贄l兩端垂直連接構(gòu)成冂形。冂頂?shù)拇怪逼椒志€為冂形金屬結(jié)構(gòu)的中心線。

所述2個T形金屬結(jié)構(gòu)的T形下方的豎條底端分別與冂形金屬結(jié)構(gòu)兩平行條的另一端連接，2個T形金屬結(jié)構(gòu)相對于冂形金屬結(jié)構(gòu)的中心線呈對稱。T形的豎條與冂形的二平行條垂直，T形頂部橫條平行于冂形金屬結(jié)構(gòu)的中心線。

所述2個I形金屬結(jié)構(gòu)處于冂形金屬結(jié)構(gòu)的冂頂?shù)囊粋?cè)，2個I形金屬結(jié)構(gòu)的中心線處于同一直線上，且該直線垂直于冂形金屬結(jié)構(gòu)的中心線；2個I形金屬結(jié)構(gòu)相對于冂形金屬結(jié)構(gòu)的中心線呈對稱。I形金屬結(jié)構(gòu)主體金屬條與冂形金屬結(jié)構(gòu)冂頂金屬條平行，二者有間隙。