專利名稱：周期性窗格形鏤空結(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格形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波
背景技術(shù)：
THz技術(shù)是二十世紀八十年代末發(fā)展起來的一種新技術(shù)，它在很多基礎(chǔ)研究領(lǐng)域、 工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域以及生物領(lǐng)域中有相當(dāng)重要的應(yīng)用前景.太赫茲波，有時亦被稱作太赫茲射線，是從上個世紀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9 μ m (0. 009mm)和20 μ m (0. 02mm)，之后又有到達50 μ m的記載。之后的近百年時間，遠紅外技術(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、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)域帶來了深遠的影響。由近年來不斷地研究發(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，提供一種周期性窗格形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器。周期性窗格形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器包括信號輸入端、信號輸出端、窗格形鏤空傳輸層、基體，窗格形鏤空傳輸層與基體相連；窗格形鏤空傳輸層包括NXN個窗格形鏤空周期單元，窗格形鏤空周期單元包括一個空心正方形鏤空結(jié)構(gòu)和四個中心對稱的T形鏤空結(jié)構(gòu)，四個中心對稱的T形鏤空結(jié)構(gòu)分別與空心正方形鏤空結(jié)構(gòu)的四條邊垂直相接， 相接處為各邊的中心位置；T形鏤空結(jié)構(gòu)包括一個矩形鏤空結(jié)構(gòu)和一個等腰梯形鏤空結(jié)構(gòu)，矩形鏤空結(jié)構(gòu)和等腰梯形鏤空結(jié)構(gòu)垂直相連；信號從信號輸入端輸入，依次經(jīng)過窗格形鏤空傳輸層、基體之后到達信號輸出端，實現(xiàn)對信號進行濾波。所述的兩個相鄰窗格形鏤空周期單元的間距為28(Γ320μπι。所述的空心正方形鏤空結(jié)構(gòu)的內(nèi)邊長為20(Γ240 μ m,外邊長為26(Γ300 μ m。所述的矩形鏤空結(jié)構(gòu)的長為 80 120 μ m,寬為40 60 μ m ；等腰梯形鏤空結(jié)構(gòu)的腰長為30 50 μ m,上邊長為50 70 μ m，下邊長為7(Γ 10μπι。所述的基體的材料為特氟龍，窗格形鏤空傳輸層的材料為鋁。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是周期性窗格形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的窗格形鏤空傳輸層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型的窗格形鏤空周期單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是周期性窗格形鏤空結(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，周期性窗格形鏤空結(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、窗格形鏤空傳輸層3、基體9，窗格形鏤空傳輸層3與基體9相連；窗格形鏤空傳輸層3包括NXN個窗格形鏤空周期單元4，窗格形鏤空周期單元4包括一個空心正方形鏤空結(jié)構(gòu)5和四個中心對稱的T形鏤空結(jié)構(gòu)6，四個中心對稱的T形鏤空結(jié)構(gòu)6分別與空心正方形鏤空結(jié)構(gòu)5的四條邊垂直相接，相接處為各邊的中心位置；T形鏤空結(jié)構(gòu)6包括一個矩形鏤空結(jié)構(gòu)7和一個等腰梯形鏤空結(jié)構(gòu)8，矩形鏤空結(jié)構(gòu)7和等腰梯形鏤空結(jié)構(gòu)8垂直相連； 信號從信號輸入端1輸入，依次經(jīng)過窗格形鏤空傳輸層3、基體9之后到達信號輸出端2，實現(xiàn)對信號進行濾波。所述的兩個相鄰窗格形鏤空周期單元4的間距為^(Γ320 μ m。所述的空心正方形鏤空結(jié)構(gòu)5的內(nèi)邊長為20(Γ240 μ m，外邊長為26(Γ300 μ m。所述的矩形鏤空結(jié)構(gòu)7的長為 80 120 μ m,寬為40 60 μ m ；等腰梯形鏤空結(jié)構(gòu)8的腰長為30 50 μ m,上邊長為50 70 μ m， 下邊長為7(Γ110 μ m。所述的基體9的材料為特氟龍，窗格形鏤空傳輸層3的材料為鋁。實施例1，設(shè)定各參數(shù)值如下結(jié)構(gòu)個數(shù)N為80個，窗格形鏤空周期單元4的周期為290 μ m?？招恼叫午U空結(jié)構(gòu)5的內(nèi)邊長為220 μ m,外邊長為270 μ m。矩形鏤空結(jié)構(gòu)7的長為90 μ m，寬為50 μ m ； 等腰梯形鏤空結(jié)構(gòu)8的腰長為40 μ m,上邊長為60 μ m,下邊長為90 μ m。周期性窗格形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器的基體9為特氟龍材料，窗格形鏤空傳輸層3的材料為鋁。該太赫茲波濾波器的中心頻率點為0. 725THZ，該點的回波損耗Sll為-38. 59dB，插入損耗S21 為-0. 2dB。
權(quán)利要求1.一種周期性窗格形鏤空結(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)、窗格形鏤空傳輸層(3)、基體(9)，窗格形鏤空傳輸層(3)與基體(9)相連； 窗格形鏤空傳輸層(3)包括NXN個窗格形鏤空周期單元(4)，窗格形鏤空周期單元(4)包括一個空心正方形鏤空結(jié)構(gòu)(5)和四個中心對稱的T形鏤空結(jié)構(gòu)(6)，四個中心對稱的T形鏤空結(jié)構(gòu)(6)分別與空心正方形鏤空結(jié)構(gòu)(5)的四條邊垂直相接，相接處為各邊的中心位置； T形鏤空結(jié)構(gòu)(6)包括一個矩形鏤空結(jié)構(gòu)(7)和一個等腰梯形鏤空結(jié)構(gòu)(8)，矩形鏤空結(jié)構(gòu) (7)和等腰梯形鏤空結(jié)構(gòu)(8)垂直相連；信號從信號輸入端(1)輸入，依次經(jīng)過窗格形鏤空傳輸層(3)、基體(9)之后到達信號輸出端(2)，實現(xiàn)對信號進行濾波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期性窗格形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的兩個相鄰窗格形鏤空周期單元(4)的間距為28(Γ320μπι。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期性窗格形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的空心正方形鏤空結(jié)構(gòu)(5)的內(nèi)邊長為20(Γ240μπι，外邊長為26(Γ300μπι。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期性窗格形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的矩形鏤空結(jié)構(gòu)(7)的長為8(Γ120 μ m,寬為4(Γ60 μ m ；等腰梯形鏤空結(jié)構(gòu)(8)的腰長為30 50 μ m,上邊長為50 70 μ m,下邊長為70 110 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期性窗格形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的基體(9)的材料為特氟龍，窗格形鏤空傳輸層(3)的材料為鋁。
專利摘要本實用新型公開了一種周期性窗格形鏤空結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器。窗格形鏤空傳輸層包括N×N個窗格形鏤空周期單元，窗格形鏤空周期單元包括一個空心正方形鏤空結(jié)構(gòu)和四個中心對稱的T形鏤空結(jié)構(gòu)，四個中心對稱的T形鏤空結(jié)構(gòu)分別與空心正方形鏤空結(jié)構(gòu)的四條邊垂直相接，相接處為各邊的中心位置；T形鏤空結(jié)構(gòu)包括一個矩形鏤空結(jié)構(gòu)和一個等腰梯形鏤空結(jié)構(gòu)，矩形鏤空結(jié)構(gòu)和等腰梯形鏤空結(jié)構(gòu)垂直相連；信號從信號輸入端輸入，依次經(jīng)過窗格形鏤空傳輸層、基體之后到達信號輸出端，實現(xiàn)對信號進行濾波。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H01P1/20GK202034466SQ20112009570
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者張寶月, 李九生 申請人:中國計量學(xué)院