專利名稱：周期性工字形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及濾波器，尤其涉及一種周期性工字形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波
O
背景技術(shù)：
太赫茲(THz)波是指頻率在0. IT — 10THz(波長(zhǎng)為3000— 30 μ m)范圍內(nèi)的電磁波。 太赫茲波在電磁波譜中介于微波和紅外輻射之間，在宇宙中該波段的信息量占總信息量的約50%?？墒侵敝?0世紀(jì)80年代，對(duì)太赫茲波各方面特性的研究和了解還非常有限，因而被稱為遠(yuǎn)紅外線和毫米波之間所謂的“太赫茲空隙”。近些年來，太赫茲源實(shí)際產(chǎn)生技術(shù)的研究取得了很大的進(jìn)展。太赫茲波處于電子學(xué)向光子學(xué)過渡的領(lǐng)域，集成了微波通信與光通信的優(yōu)點(diǎn)首先太赫茲波通信能夠獲得比微波通信大得多的帶寬，能有效解決日益嚴(yán)峻的頻帶資源短缺的問題。另外太赫茲波具有很好的穿透性，它能以很小的衰減穿透煙塵、墻壁、碳板、布料及陶瓷等物質(zhì)，解決了光通信在煙塵等惡劣環(huán)境中的局限。太赫茲波的傳輸特性決定了太赫茲波可以應(yīng)用于衛(wèi)星間、星地間及短距離的寬帶移動(dòng)通信。另外太赫茲雷達(dá)分辨率高，可成為未來的高精度雷達(dá)發(fā)展方向。隨著量子級(jí)聯(lián)激光器、自由電子激光器、 光波差頻方法以及通過光整流等產(chǎn)生較大功率的連續(xù)太赫茲波方法的出現(xiàn)，以及超外差式和直接探測(cè)器的研究等太赫茲探測(cè)方面的進(jìn)展，太赫茲技術(shù)逐漸成為世界范圍內(nèi)廣泛研究的熱點(diǎn)。目前世界上很多國(guó)家都積極地開展太赫茲方面的研究，在國(guó)內(nèi)很多高校和研究所從事太赫茲研究。太赫茲系統(tǒng)中，太赫茲波濾波器在實(shí)際應(yīng)用時(shí)會(huì)發(fā)揮非常重要的應(yīng)用?，F(xiàn)在國(guó)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(shí)際制作過程中困難重重，成本較高，對(duì)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(jiǎn)單、尺寸小、便于加工制作的太赫茲波濾波器來促進(jìn)太赫茲波應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種周期性工字形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器。周期性工字形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器包括信號(hào)輸入端、信號(hào)輸出端、工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層、基體；工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層與基體相連，工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層包括 NXN個(gè)工字形鏤空周期單元，工字形鏤空周期單元由上矩形鏤空結(jié)構(gòu)，中矩形鏤空結(jié)構(gòu)， 下矩形鏤空結(jié)構(gòu)連接組合而成；信號(hào)從信號(hào)輸入端輸入，依次經(jīng)過工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層、 基體之后到達(dá)信號(hào)輸出端，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。所述的兩個(gè)相鄰工字形鏤空周期單元的間距為20(Γ240μπι。所述的上矩形鏤空結(jié)構(gòu)和下矩形鏤空結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，尺寸相等，上矩形鏤空結(jié)構(gòu)和下矩形鏤空結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)為 12(Γ 60μπι，寬為4(Γ80μπι。所述的中矩形鏤空結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)為12(Γ 60μπι，寬為40 80 μ m。所述的基體的材料為高阻硅材料，工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層的材料為銅。本實(shí)用新型具有頻率選擇性高、帶寬大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diǎn)。

圖1是周期性工字形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的工字形鏤空周期單元結(jié)構(gòu)示意圖圖4是本實(shí)用新型的太赫茲波濾波器的性能曲線。
具體實(shí)施方式
如圖廣4所示，周期性工字形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器包括信號(hào)輸入端1、信號(hào)輸出端2、工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層3、基體5 ；工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層3與基體5相連，工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層3包括NXN個(gè)工字形鏤空周期單元4，工字形鏤空周期單元4由上矩形鏤空結(jié)構(gòu)6，中矩形鏤空結(jié)構(gòu)8，下矩形鏤空結(jié)構(gòu)7連接組合而成；信號(hào)從信號(hào)輸入端1輸入， 依次經(jīng)過工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層3、基體5之后到達(dá)信號(hào)輸出端2，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。所述的兩個(gè)相鄰工字形鏤空周期單元4的間距為20(Γ240μπι。所述的上矩形鏤空結(jié)構(gòu)6和下矩形鏤空結(jié)構(gòu)7結(jié)構(gòu)相同，尺寸相等，上矩形鏤空結(jié)構(gòu)6和下矩形鏤空結(jié)構(gòu) 7的長(zhǎng)為120 160 μ m,寬為40 80 μ m。所述的中矩形鏤空結(jié)構(gòu)8的長(zhǎng)為120 160 μ m,寬為 40^80 μ m。所述的基體5的材料為高阻硅材料，工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層3的材料為銅。實(shí)施例1，設(shè)定各參數(shù)值如下結(jié)構(gòu)個(gè)數(shù)N為80個(gè)，結(jié)構(gòu)周期為220 μ m,上矩形鏤空結(jié)構(gòu)6和下矩形鏤空結(jié)構(gòu)7 的長(zhǎng)均為140 μ m，寬為60 μ m。中矩形鏤空結(jié)構(gòu)8的長(zhǎng)為150 μ m，寬為60 μ m。該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，中心頻率點(diǎn)為0. 9THz，該點(diǎn)的回波損耗Sll 為-30. 5dB，插入損耗S21為-0. 2dB。
權(quán)利要求1.一種周期性工字形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于包括信號(hào)輸入端(1)、 信號(hào)輸出端(2)、工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層(3)、基體(5)；工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層(3)與基體(5)相連，工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層(3)包括NXN個(gè)工字形鏤空周期單元(4)，工字形鏤空周期單元(4)由上矩形鏤空結(jié)構(gòu)(6)，中矩形鏤空結(jié)構(gòu)(8)，下矩形鏤空結(jié)構(gòu)(7)連接組合而成；信號(hào)從信號(hào)輸入端(1)輸入，依次經(jīng)過工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層(3)、基體(5)之后到達(dá)信號(hào)輸出端(2 )，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期性工字形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的兩個(gè)相鄰工字形鏤空周期單元(4)的間距為20(Γ240μπι。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期性工字形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的上矩形鏤空結(jié)構(gòu)(6)和下矩形鏤空結(jié)構(gòu)(7)結(jié)構(gòu)相同，尺寸相等，上矩形鏤空結(jié)構(gòu)(6)和下矩形鏤空結(jié)構(gòu)(7)的長(zhǎng)為120 160μ m,寬為40 80 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期性工字形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的中矩形鏤空結(jié)構(gòu)(8)的長(zhǎng)為12(Γ 60μπι，寬為4(Γ80μπι。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期性工字形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的基體(5)的材料為高阻硅材料，工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層(3)的材料為銅。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種周期性工字形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器。它包括信號(hào)輸入端、信號(hào)輸出端、工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層、基體；工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層與基體相連，工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層包括N×N個(gè)工字形鏤空周期單元,工字形鏤空周期單元由上矩形鏤空結(jié)構(gòu),中矩形鏤空結(jié)構(gòu),下矩形鏤空結(jié)構(gòu)連接組合而成；信號(hào)從信號(hào)輸入端輸入，依次經(jīng)過工字形鏤空結(jié)構(gòu)傳輸層、基體之后到達(dá)信號(hào)輸出端，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。本實(shí)用新型具有頻率選擇性高、帶寬大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diǎn)。
文檔編號(hào)H01P1/20GK202034461SQ201120093319
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者張寶月, 李九生 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院