專利名稱：周期性窗欞形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及濾波器，尤其涉及一種周期性窗欞形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波
O
背景技術(shù)：
太赫茲波，有時亦被稱作太赫茲射線，是從上個世紀(jì)80年代中后期，才被正式命名的，在此以前科學(xué)家們將統(tǒng)稱為遠(yuǎn)紅外射線。太赫茲波是指頻率在0. ITHz到IOTHz范圍的電磁波，波長大概在0. 03到3mm范圍，介于微波與紅外之間。實際上，早在一百年前，就有科學(xué)工作者涉及過這一波段。在1896年和1897年，Rubens和Nichols就涉及到這一波段，紅外光譜到達(dá)9μπι (0.009mm)和20 μ m (0. 02mm)，之后又有到達(dá)50 μ m的記載。之后的近百年時間，遠(yuǎn)紅外技術(shù)取得了許多成果，并且已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。但是涉及太赫茲波段的研究結(jié)果和數(shù)據(jù)非常少，主要是受到有效太赫茲產(chǎn)生源和靈敏探測器的限制，因此這一波段也被稱為THz間隙。隨著80年代一系列新技術(shù)、新材料的發(fā)展，特別是超快技術(shù)的發(fā)展，使得獲得寬帶穩(wěn)定的脈沖THz源成為一種準(zhǔn)常規(guī)技術(shù)，THz技術(shù)得以迅速發(fā)展，并在實際范圍內(nèi)掀起一股THz研究熱潮。太赫茲的獨特性能給通信(寬帶通信)、雷達(dá)、電子對抗、電磁武器、 天文學(xué)、醫(yī)學(xué)成像(無標(biāo)記的基因檢查、細(xì)胞水平的成像)、無損檢測、安全檢查(生化物的檢查)等領(lǐng)域帶來了深遠(yuǎn)的影響。通過多年來不斷地研究發(fā)現(xiàn)，對太赫茲系統(tǒng)的深入探索將對通信領(lǐng)域產(chǎn)生重要的意義。太赫茲系統(tǒng)主要由輻射源、探測器件和濾波器等各種功能器件組成。與微波頻段的通信系統(tǒng)相似，為了使系統(tǒng)的性能提高，需在實際應(yīng)用過程中濾除掉不需要的頻率范圍和噪聲，那么整個太赫茲系統(tǒng)的高效運行就離不開太赫茲波濾波器發(fā)揮重要的作用。當(dāng)前國內(nèi)外研究的并提出過的太赫茲波濾波器結(jié)構(gòu)主要有基于光子晶體、表面等離子體的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)往往很復(fù)雜，而且在實際制作過程中困難重重，成本較高，對加工工藝和加工環(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，提供一種周期性窗欞形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器。周期性窗欞形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器包括信號輸入端、信號輸出端、窗欞形鏤空傳輸層、基體；窗欞形鏤空傳輸層與基體相連，窗欞形鏤空傳輸層包括NXN個窗欞形鏤空周期單元，窗欞形鏤空周期單元包括四個中心對稱的直角形鏤空結(jié)構(gòu)，直角形鏤空結(jié)構(gòu)包括順次相連的T形鏤空結(jié)構(gòu)，正方形鏤空結(jié)構(gòu)和T形鏤空結(jié)構(gòu)，T形鏤空結(jié)構(gòu)和T形鏤空結(jié)構(gòu)相互垂直，T形鏤空結(jié)構(gòu)和T形鏤空結(jié)構(gòu)分別與正方形鏤空結(jié)構(gòu)的相鄰邊相連；信號從信號輸入端輸入，依次經(jīng)過窗欞形鏤空傳輸層、基體之后到達(dá)信號輸出端，實現(xiàn)對信號進(jìn)行濾波。[0007]所述的兩個相鄰窗欞形鏤空周期單元的間距為8(Γ120 μ m。所述的T形鏤空結(jié)構(gòu)和T形鏤空結(jié)構(gòu)尺寸大小相同。所述的兩個直角形鏤空結(jié)構(gòu)的間距為廣6ym。所述的基體的材料為砷化鎵，窗欞形鏤空傳輸層的材料為銅。本實用新型具有頻率選擇性高、帶寬大、結(jié)構(gòu)簡單、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。

圖1是周期性窗欞形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的窗欞形鏤空傳輸層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型的窗欞形鏤空周期單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是周期性窗欞形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器性能曲線。
具體實施方式
如圖1-3所示，周期性窗欞形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器包括信號輸入端1、信號輸出端2、窗欞形鏤空傳輸層3、基體9 ；窗欞形鏤空傳輸層3與基體5相連，窗欞形鏤空傳輸層3包括NXN個窗欞形鏤空周期單元4，窗欞形鏤空周期單元4包括四個中心對稱的直角形鏤空結(jié)構(gòu)5，直角形鏤空結(jié)構(gòu)5包括順次相連的T形鏤空結(jié)構(gòu)6，正方形鏤空結(jié)構(gòu)7和T 形鏤空結(jié)構(gòu)8，T形鏤空結(jié)構(gòu)6和T形鏤空結(jié)構(gòu)8相互垂直，T形鏤空結(jié)構(gòu)6和T形鏤空結(jié)構(gòu)8分別與正方形鏤空結(jié)構(gòu)7的相鄰邊相連；信號從信號輸入端1輸入，依次經(jīng)過窗欞形鏤空傳輸層3、基體5之后到達(dá)信號輸出端2，實現(xiàn)對信號進(jìn)行濾波。所述的兩個相鄰窗欞形鏤空周期單元4的間距為8(Γ120 μ m。所述的T形鏤空結(jié)構(gòu)6和T形鏤空結(jié)構(gòu)8尺寸大小相同。所述的兩個直角形鏤空結(jié)構(gòu)5的間距為廣6 μ m。所述的基體9的材料為砷化鎵，窗欞形鏤空傳輸層3的材料為銅。實施例1，如圖3所示，設(shè)定各參數(shù)值如下結(jié)構(gòu)個數(shù)N=SO個，窗欞形鏤空周期單元的周期為90 μ m,正方形鏤空結(jié)構(gòu)的邊長a 為10μπ ，Τ形鏤空結(jié)構(gòu)中b為16μπ ，(3為4μπ ，d為20 μ m。兩個直角形鏤空結(jié)構(gòu)的間距為3μπ 。周期性窗欞形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波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。該太赫茲波濾波器的中心頻率點為0. 691ΤΗΖ，該點的回波損耗Sll為-20. 09dB, 插入損耗S21為-0. 3dB。
權(quán)利要求1.一種周期性窗欞形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于包括信號輸入端(1)、 信號輸出端(2)、窗欞形鏤空傳輸層(3)、基體(9);窗欞形鏤空傳輸層(3)與基體(9)相連， 窗欞形鏤空傳輸層(3)包括NXN個窗欞形鏤空周期單元(4)，窗欞形鏤空周期單元(4)包括四個中心對稱的直角形鏤空結(jié)構(gòu)(5)，直角形鏤空結(jié)構(gòu)(5)包括順次相連的T形鏤空結(jié)構(gòu) (6)，正方形鏤空結(jié)構(gòu)(7)和T形鏤空結(jié)構(gòu)(8)，T形鏤空結(jié)構(gòu)(6)和T形鏤空結(jié)構(gòu)(8)相互垂直，T形鏤空結(jié)構(gòu)(6)和T形鏤空結(jié)構(gòu)(8)分別與正方形鏤空結(jié)構(gòu)(7)的相鄰邊相連；信號從信號輸入端(1)輸入，依次經(jīng)過窗欞形鏤空傳輸層(3)、基體(5)之后到達(dá)信號輸出端 (2)，實現(xiàn)對信號進(jìn)行濾波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期性窗欞形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的兩個相鄰窗欞形鏤空周期單元(4)的間距為8(Γ 20μπι。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期性窗欞形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的T形鏤空結(jié)構(gòu)(6)和T形鏤空結(jié)構(gòu)(8)尺寸大小相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期性窗欞形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的兩個直角形鏤空結(jié)構(gòu)(5)的間距為廣6μπι。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期性窗欞形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的基體(9)的材料為砷化鎵，窗欞形鏤空傳輸層(3)的材料為銅。
專利摘要本實用新型公開了一種周期性窗欞形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器。它包括信號輸入端、信號輸出端、窗欞形鏤空傳輸層、基體；窗欞形鏤空傳輸層與基體相連，窗欞形鏤空傳輸層包括N×N個窗欞形鏤空周期單元，窗欞形鏤空周期單元包括四個中心對稱的直角形鏤空結(jié)構(gòu)，直角形鏤空結(jié)構(gòu)包括順次相連的T形鏤空結(jié)構(gòu)，正方形鏤空結(jié)構(gòu)和T形鏤空結(jié)構(gòu)，T形鏤空結(jié)構(gòu)和T形鏤空結(jié)構(gòu)相互垂直，T形鏤空結(jié)構(gòu)和T形鏤空結(jié)構(gòu)分別與正方形鏤空結(jié)構(gòu)的相鄰邊相連；信號從信號輸入端輸入，依次經(jīng)過窗欞形鏤空傳輸層、基體之后到達(dá)信號輸出端，實現(xiàn)對信號進(jìn)行濾波。本實用新型具有頻率選擇性高、帶寬大、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、體積小、重量輕、節(jié)約材料、便于制作及易于集成優(yōu)點。
文檔編號H01P1/20GK201946723SQ20112007694
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者張寶月, 李九生 申請人:中國計量學(xué)院