專利名稱：周期性窗格形鏤空結構的太赫茲波濾波器的制作方法
技術領域：
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構的太赫茲波濾波
背景技術：
THz技術是二十世紀八十年代末發展起來的一種新技術，它在很多基礎研究領域、 工業應用領域、醫學領域、軍事領域以及生物領域中有相當重要的應用前景.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，在此以前科學家們將統稱為遠紅外射線。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，遠紅外技術取得了許多成果，并且已經產業化。但是涉及太赫茲波段的研究結果和數據非常少，主要是受到有效太赫茲產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、新材料的發展，特別是超快技術的發展，使得獲得寬帶穩定的脈沖THz 源成為一種準常規技術，THz技術得以迅速發展，并在實際范圍內掀起一股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、醫學成像(無標記的基因檢查、細胞水平的成像)、無損檢測、安全檢查(生化物的檢查)等領域帶來了深遠的影響。由近年來不斷地研究發現，對太赫茲系統的深入探索將對通信領域產生重要的意義。太赫茲系統主要由輻射源、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相似，為了使系統的性能提高，需在實際應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的高效運行就離不開太赫茲波濾波器發揮重要的作用。當前國內外研究的并提出過的太赫茲波濾波器結構主要有基于光子晶體、表面等離子體的結構，這些結構往往很復雜，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境要求也高。所以迫切需要提出結構簡單、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用領域的發展。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種周期性窗格形鏤空結構的太赫茲波濾波器。周期性窗格形鏤空結構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構和四個中心對稱的T形鏤空結構，四個中心對稱的T形鏤空結構分別與空心正方形鏤空結構的四條邊垂直相接， 相接處為各邊的中心位置；T形鏤空結構包括一個矩形鏤空結構和一個等腰梯形鏤空結構，矩形鏤空結構和等腰梯形鏤空結構垂直相連；信號從信號輸入端輸入，依次經過窗格形鏤空傳輸層、基體之后到達信號輸出端，實現對信號進行濾波。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構的內邊長為20(Γ240 μ m,外邊長為26(Γ300 μ m。所述的矩形鏤空結構的長為 80 120 μ m,寬為40 60 μ m ；等腰梯形鏤空結構的腰長為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、結構簡單、尺寸小、體積小、重量輕、節約材料、便于制作及易于集成等優點。
圖1是周期性窗格形鏤空結構的太赫茲波濾波器的結構示意圖；圖2是本實用新型的窗格形鏤空傳輸層的結構示意圖；圖3是本實用新型的窗格形鏤空周期單元的結構示意圖；圖4是周期性窗格形鏤空結構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構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構5和四個中心對稱的T形鏤空結構6，四個中心對稱的T形鏤空結構6分別與空心正方形鏤空結構5的四條邊垂直相接，相接處為各邊的中心位置；T形鏤空結構6包括一個矩形鏤空結構7和一個等腰梯形鏤空結構8，矩形鏤空結構7和等腰梯形鏤空結構8垂直相連； 信號從信號輸入端1輸入，依次經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構5的內邊長為20(Γ240 μ m，外邊長為26(Γ300 μ m。所述的矩形鏤空結構7的長為 80 120 μ m,寬為40 60 μ m ；等腰梯形鏤空結構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，設定各參數值如下結構個數N為80個，窗格形鏤空周期單元4的周期為290 μ m。空心正方形鏤空結構5的內邊長為220 μ m,外邊長為270 μ m。矩形鏤空結構7的長為90 μ m，寬為50 μ m ； 等腰梯形鏤空結構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構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。
權利要求1.一種周期性窗格形鏤空結構的太赫茲波濾波器，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構(5)和四個中心對稱的T形鏤空結構(6)，四個中心對稱的T形鏤空結構(6)分別與空心正方形鏤空結構(5)的四條邊垂直相接，相接處為各邊的中心位置； T形鏤空結構(6)包括一個矩形鏤空結構(7)和一個等腰梯形鏤空結構(8)，矩形鏤空結構 (7)和等腰梯形鏤空結構(8)垂直相連；信號從信號輸入端(1)輸入，依次經過窗格形鏤空傳輸層(3)、基體(9)之后到達信號輸出端(2)，實現對信號進行濾波。
2.根據權利要求1所述的一種周期性窗格形鏤空結構的太赫茲波濾波器，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.根據權利要求1所述的一種周期性窗格形鏤空結構的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的空心正方形鏤空結構(5)的內邊長為20(Γ240μπι，外邊長為26(Γ300μπι。
4.根據權利要求1所述的一種周期性窗格形鏤空結構的太赫茲波濾波器，其特征在于所述的矩形鏤空結構(7)的長為8(Γ120 μ m,寬為4(Γ60 μ m ；等腰梯形鏤空結構(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.根據權利要求1所述的一種周期性窗格形鏤空結構的太赫茲波濾波器，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構的太赫茲波濾波器。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構和四個中心對稱的T形鏤空結構，四個中心對稱的T形鏤空結構分別與空心正方形鏤空結構的四條邊垂直相接，相接處為各邊的中心位置；T形鏤空結構包括一個矩形鏤空結構和一個等腰梯形鏤空結構，矩形鏤空結構和等腰梯形鏤空結構垂直相連；信號從信號輸入端輸入，依次經過窗格形鏤空傳輸層、基體之后到達信號輸出端，實現對信號進行濾波。本實用新型具有頻率選擇性高、帶寬大、結構簡單、尺寸小、體積小、重量輕、節約材料、便于制作及易于集成優點。
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 優先權日2011年4月2日
發明者張寶月, 李九生 申請人:中國計量學院