專利名稱：周期性雙枝節(jié)中字型結(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雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器。
背景技術(shù)：
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。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)主要由輻射源、探測(cè)器件和各種功能器件組成。在實(shí)際應(yīng)用中，由于應(yīng)用環(huán)境噪聲以及應(yīng)用需要的限制等，需濾除不需要的頻率范圍和噪聲，提高系統(tǒng)的性能，因而太赫茲波濾波器在實(shí)際中有重要的應(yīng)用。當(dāng)前國(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支撐太赫茲波應(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，提供一種周期性雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器。周期性雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器包括信號(hào)輸入端、雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層、基體、信號(hào)輸出端；雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層與基體相連，雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層包括NXN個(gè)雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)周期單元，N為自然數(shù)，雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)周期單元包括一個(gè)中間鏤空的矩形金屬邊框，兩個(gè)長(zhǎng)枝節(jié)結(jié)構(gòu)，兩個(gè)短枝節(jié)結(jié)構(gòu)，一個(gè)連接耦合微帶傳輸線，連接耦合微帶傳輸線的兩端分別連接矩形金屬邊框兩個(gè)短邊的中心；信號(hào)從信號(hào)輸入端輸入，依次經(jīng)過雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層、基體至信號(hào)輸出端，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。所述的雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層的厚度為llyrn。所述的基體的厚度為100^200umo所述的兩個(gè)相鄰的雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)周期單元間距為5(T60 Pm。所述的矩形金屬邊框的長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)為40 45 u m,短邊邊長(zhǎng)為20 25 u m,邊框?qū)挾葹?飛u m。所述的連接率禹合微帶傳輸線的長(zhǎng)度為3(T35iim,寬度為5飛iim。所述的兩個(gè)長(zhǎng)枝節(jié)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為8 12 V- m,寬度為4 6 u m ;短枝節(jié)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為5 7 u m,寬度為4 6 u m。所述的基體的材料為高阻硅材料，雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層的材料為銅。本實(shí)用新型具有雙頻率、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I是周期性雙枝節(jié)中字型結(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)用新型的雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)周期單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是周期性雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器性能曲線。
具體實(shí)施方式
如圖f 3所示，周期性雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器包括信號(hào)輸入端I、雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層2、基體3、信號(hào)輸出端4;雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層2與基體3相連，雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層2包括NXN個(gè)雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)周期單元5，N為自然數(shù)，雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)周期單元5包括一個(gè)中間鏤空的矩形金屬邊框6，兩個(gè)長(zhǎng)枝節(jié)結(jié)構(gòu)7，兩個(gè)短枝節(jié)結(jié)構(gòu)8，一個(gè)連接耦合微帶傳輸線9，兩個(gè)長(zhǎng)枝節(jié)結(jié)構(gòu)7垂直于矩形金屬邊框6的長(zhǎng)邊邊框，對(duì)稱分布在矩形金屬邊框6的左右兩側(cè)，兩個(gè)短枝節(jié)結(jié)構(gòu)8垂直于矩形金屬邊框6的短邊邊框，對(duì)稱分布在矩形金屬邊框6的上下兩側(cè)，連接耦合微帶傳輸線9的兩端分別連接矩形金屬邊框6兩個(gè)短邊的中心；信號(hào)從信號(hào)輸入端I輸入，依次經(jīng)過雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層2、基體3至信號(hào)輸出端4，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。所述的雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層2的厚度為f 2 Pm。所述的基體3的厚度為100^200 u m。所述的兩個(gè)相鄰的雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)周期單元5間距為50飛0 u m。所述的矩形金屬邊框6的長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)為40 45 u m,短邊邊長(zhǎng)為20 25 u m,邊框?qū)挾葹?飛u m。所述的連接耦合微帶傳輸線9的長(zhǎng)度為3(T35 u m,寬度為5飛u m。所述的兩個(gè)長(zhǎng)枝節(jié)結(jié)構(gòu)7的長(zhǎng)度為8 12 u m,寬度為4 6 u m ;短枝節(jié)結(jié)構(gòu)8的長(zhǎng)度為5 7 u m,寬度為4 6 u m。所述的基體3的材料為高阻硅材料，雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層2的材料為銅。實(shí)施例I，設(shè)定各參數(shù)值如下結(jié)構(gòu)個(gè)數(shù)N=IOO個(gè)，雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層為I U m?；w的厚度為100 U m。兩個(gè)相鄰的雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)周期單元間距為SCTeOym。矩形金屬邊框的長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)為40 ym，短邊邊長(zhǎng)為20 u m,邊框?qū)挾葹? ii m。連接耦合微帶傳輸線的長(zhǎng)度為30 u m,寬度為5 y m。所述的基體的材料為高阻硅材料，雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層的材料為銅。用THz-TDS測(cè)得該濾波器中心頻率點(diǎn)為0. 649THz，該點(diǎn)的回波損耗Sll為-20. 5dB，插入損耗S21為-0. 93dB，帶寬為0. 05THz。
權(quán)利要求1.一種周期性雙枝節(jié)中字型結(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)、雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層(2)、基體(3)、信號(hào)輸出端(4);雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層(2)與基體(3)相連，雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層(2)包括NXN個(gè)雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)周期單元(5)，N為自然數(shù)，雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)周期單元(5)包括一個(gè)中間鏤空的矩形金屬邊框(6)，兩個(gè)長(zhǎng)枝節(jié)結(jié)構(gòu)(7)，兩個(gè)短枝節(jié)結(jié)構(gòu)(8)，一個(gè)連接耦合微帶傳輸線(9)，兩個(gè)長(zhǎng)枝節(jié)結(jié)構(gòu)(7)垂直于矩形金屬邊框(6)的長(zhǎng)邊邊框，對(duì)稱分布在矩形金屬邊框(6)的左右兩側(cè)，兩個(gè)短枝節(jié)結(jié)構(gòu)(8)垂直于矩形金屬邊框(6)的短邊邊框，對(duì)稱分布在矩形金屬邊框(6)的上下兩側(cè)，連接耦合微帶傳輸線(9)的兩端分別連接矩形金屬邊框(6)兩個(gè)短邊的中心；信號(hào)從信號(hào)輸入端(I)輸入，依次經(jīng)過雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層(2)、基體(3)至信號(hào)輸出端(4)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種周期性雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層(2)的厚度為Γ2μπι。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種周期性雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的基體(3)的厚度為10(Γ200μπι。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種周期性雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的兩個(gè)相鄰的雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)周期單元(5)間距為5(Γ60μπι。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的矩形金屬邊框(6)的長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)為4(Γ45 μ m,短邊邊長(zhǎng)為20 25 μ m,邊框?qū)挾葹? 6 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種周期性雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的連接耦合微帶傳輸線(9)的長(zhǎng)度為3(Γ35 μ m,寬度為5飛μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的兩個(gè)長(zhǎng)枝節(jié)結(jié)構(gòu)(7)的長(zhǎng)度為8" 2μηι,寬度為4飛μ m ;短枝節(jié)結(jié)構(gòu)(8)的長(zhǎng)度為5 7 μ m,寬度為4 6 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的基體(3)的材料為高阻硅材料，雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層(2)的材料為銅。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種周期性雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)的太赫茲波濾波器，它包括信號(hào)輸入端、雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層、基體、信號(hào)輸出端；雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層與基體相連，雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層包括N×N個(gè)雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)周期單元，N為自然數(shù)，雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)周期單元包括一個(gè)中間鏤空的矩形金屬邊框，兩個(gè)長(zhǎng)枝節(jié)結(jié)構(gòu)，兩個(gè)短枝節(jié)結(jié)構(gòu)，一個(gè)連接耦合微帶傳輸線，連接耦合微帶傳輸線的兩端分別連接矩形金屬邊框兩個(gè)短邊的中心；信號(hào)從信號(hào)輸入端輸入，依次經(jīng)過雙枝節(jié)中字型結(jié)構(gòu)傳輸層、基體至信號(hào)輸出端，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。本實(shí)用新型具有雙頻率、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)H01P1/20GK202585689SQ201220205230
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者高嫻, 李九生, 孫超 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院