CN108288740A - 一种太赫兹带通滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种太赫兹带通滤波器包括：传输层、基体；所述传输层与所述基体相连；传输层包括M×N个传输单元，各传输单元之间以设定距离设置；传输单元包括：金属环、第一金属条、第二金属条、第三金属条、第四金属条，第一金属条、第二金属条、第三金属条、第四金属条分别均匀设置在金属环的外侧，且相邻的两个金属条组成的夹角为90°；各行中的各传输单元的第一金属条和第三金属条设置在同一条直线上，各列中的各传输单元的第二金属条和第四金属条设置在同一条直线上；待滤波信号依次通过传输层、基体就能对待滤波信号进行滤波，获得滤波信号，简化了太赫兹带通滤波器的结构以及制作工艺，降低了太赫兹带通滤波器尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及电磁波滤波技术领域，特别是涉及一种太赫兹带通滤波器。
背景技术
所谓太赫兹波，是指频率从0.1THz到10THz的电磁辐射。太赫兹波在电磁波谱中介于微波和红外辐射之间，在宇宙中该波段的信息量占总信息量的与50％。20世纪80年代前，对太赫兹波各方面特性的研究和了解还非常有限，因而将远红外线和毫米波之间空隙称为所谓的“太赫兹空隙”。
太赫兹***主要由辐射源、探测器件和各种功能器件组成。在实际应用中，由于应用环境噪声以及应用需要的限制，需滤除不需要的频率范围内的噪声，提高***的性能，因而太赫兹滤波器在实际中有重要的应用。
当前国内外提出得太赫兹滤波器结构主要是基于光子晶体、表面等离子体等结构，这些结构往往很复杂，在实际制作过程中困难重重，成本较高，对加工工艺环境要求也高。
基于上述问题，如何设计结构简单、尺寸小、易制作的太赫兹滤波器成为本领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、尺寸小、易制作的太赫兹滤波器。
为实现上述目的，本发明提供一种太赫兹带通滤波器，所述太赫兹带通滤波器包括：传输层、基体；所述传输层与所述基体相连；
所述传输层包括M×N个传输单元，各传输单元之间以设定距离设置，M为大于等于1的整数，N为大于等于1的整数；
所述传输单元包括：金属环、第一金属条、第二金属条、第三金属条、第四金属条，所述第一金属条、所述第二金属条、所述第三金属条、所述第四金属条分别均匀设置在所述金属环的外侧，且相邻的两个金属条组成的夹角为90°；
各行中的各传输单元的第一金属条和第三金属条设置在同一条直线上，各列中的各传输单元的第二金属条和第四金属条设置在同一条直线上。
可选的，所述传输层的厚度的范围为0.1-1um。
可选的，所述基体的厚度的范围为1000-3000um。
可选的，第一行中的各传输单元距离上边缘的距离为30um，第M行中的各传输单元距离下边缘的距离为30um，第一列中的各传输单元距离左边缘的距离为30um，第N列中的各传输单元距离右边缘的距离为30um。
可选的，所述第一金属条、所述第二金属条、所述第三金属条、所述第四金属条均为长方形金属条，且各金属条是等大的。
可选的，各金属条的宽度与所述金属环的宽度相等，各金属条的宽度的范围为10-20um。
可选的，所述设定距离的范围为1-3um。
可选的，所述金属环的外半径的范围为220-240um。
可选的，所述基体的材质为二氧化硅玻璃，所述传输层的材质为金或铜。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明所述太赫兹带通滤波器包括：传输层、基体；所述传输层与所述基体相连；所述传输层包括M×N个传输单元，各传输单元之间以设定距离设置；所述传输单元包括：金属环、第一金属条、第二金属条、第三金属条、第四金属条，所述第一金属条、所述第二金属条、所述第三金属条、所述第四金属条分别均匀设置在所述金属环的外侧，且相邻的两个金属条组成的夹角为90°；各行中的各传输单元的第一金属条和第三金属条设置在同一条直线上，各列中的各传输单元的第二金属条和第四金属条设置在同一条直线上；待滤波信号依次通过传输层、基体就能对待滤波信号进行滤波，获得滤波信号，简化了太赫兹带通滤波器的结构以及制作工艺，降低了太赫兹带通滤波器尺寸。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例太赫兹带通滤波器的结构示意图；
图2为本发明实施例传输层的结构示意图；
图3为本发明实施例传输单元的结构示意图；
图4为本发明实施例相邻两个传输单元结构图；
图5为本发明实施例太赫兹带通滤波器性能曲线示意图。
其中，1、待滤波信号，2、传输层，3、基体，4、滤波信号，5、传输单元，6、金属环，7、第一金属条，8、第二金属条，9、第三金属条，10、第四金属条。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种结构简单、尺寸小、易制作的太赫兹滤波器。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例太赫兹带通滤波器的结构示意图，图2为本发明实施例传输层的结构示意图，图3为本发明实施例传输单元的结构示意图；如图1-图3所示，箭头方向为信号流向方向。
本发明提供一种太赫兹带通滤波器，所述太赫兹带通滤波器包括：传输层2、基体3；所述传输层2与所述基体3相连；待滤波信号1依次通过所述传输层2、所述基体3就能对待滤波信号1进行滤波，获得滤波信号4。
所述传输层2包括M×N个传输单元5，各传输单元5之间以设定距离设置，M为大于等于1的整数，N为大于等于1的整数；当M与N相等时，则所述传输层2为正方形；当M与N不等时，则所述传输层2为长方形。
所述传输单元5包括：金属环6、第一金属条7、第二金属条8、第三金属条9、第四金属条10，所述第一金属条7、所述第二金属条8、所述第三金属条9、所述第四金属条10分别均匀设置在所述金属环6的外侧，且相邻的两个金属条组成的夹角为90°；各行中的各传输单元5的第一金属条7和第三金属条9设置在同一条直线上，各列中的各传输单元5的第二金属条8和第四金属条10设置在同一条直线上。
如图4所示，本发明中的各传输单元5之间以设定距离d设置，所述设定距离d的范围为1-3um，当所述设定距离d为3um时，则滤波效果最好。
本发明中的所述第一金属条7、所述第二金属条8、所述第三金属条9、所述第四金属条10均为长方形金属条，且各金属条是等大的。
本发明中的各金属条的宽度与所述金属环6的宽度相等，各金属条的宽度的范围为10-20um；当金属条的宽度为20um时，则滤波效果最好。
本发明中的所述传输层2的厚度的范围为0.1-1um；当所述传输层2的厚度为1um时，则滤波效果最好。
本发明中的所述基体3的厚度的范围为1000-3000um；当所述基体3的厚度为1000um时，则滤波效果最好。
如图3所示，本发明中的各传输单元5的宽度L的范围为499-539um；当各传输单元5的宽度L为499um时，则滤波效果最好。
如图2所示，本发明中的第一行中的各传输单元5距离上边缘的距离c为30um，第M行中的各传输单元5距离下边缘的距离c为30um，第一列中的各传输单元5距离左边缘的距离c为30um，第N列中的各传输单元5距离右边缘的距离c为30um，滤波效果最好。
本发明中的所述金属环6的外半径的范围为220-240um；当述金属环6的外半径为220um时，则滤波效果最好。
本发明中的各金属条的材质与所述金属环6的材质相同，当所述金属条的材质为金或铜时，则滤波效果最好，但是由于铜性价比较高，所以选择铜材质则为最优质的选择。
两个传输单元5之间的间距、组成传输单元5的基本材料、各金属条与金属环6的宽度对于滤波器的性能具有很大影响，本发明中所有最优参数全部是利用CST电磁仿真软件进行优化仿真确定的。
图5为本发明实施例太赫兹带通滤波器性能曲线示意图。如图5所示，S11为太赫兹带通滤波器的回波损耗曲线，S21为太赫兹带通滤波器的***损耗曲线，由图5可以看出，太赫兹滤波器的中心频率为225GHz时，回波损耗为-9dB,***损耗为-1dB，带宽为20GHz，相对带宽为10％。
本发明所述太赫兹带通滤波器包括：传输层2、基体3；所述传输层2与所述基体3相连；所述传输层2包括M×N个传输单元5，各传输单元5之间以设定距离设置；所述传输单元5包括：金属环6、第一金属条7、第二金属条8、第三金属条9、第四金属条10，所述第一金属条7、所述第二金属条8、所述第三金属条9、所述第四金属条10分别均匀设置在所述金属环6的外侧，且相邻的两个金属条组成的夹角为90°；各行中的各传输单元5的第一金属条7和第三金属条9设置在同一条直线上，各列中的各传输单元5的第二金属条8和第四金属条10设置在同一条直线上；待滤波信号1依次通过所述传输层2、所述基体3就能对待滤波信号1进行滤波，获得滤波信号4，简化了太赫兹带通滤波器的结构以及制作工艺，降低了太赫兹带通滤波器尺寸。
本发明通过将金属环6上内嵌凹槽改为环间形成凹槽来有效的减少加工的凹槽数量与加工难度，与此同时也提高了金属环6的滤波频率，使得该滤波器具有频率选择性高、结构简单、尺寸小与易制造等优点。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种太赫兹带通滤波器，其特征在于，所述太赫兹带通滤波器包括：传输层、基体；所述传输层与所述基体相连；
所述传输层包括M×N个传输单元，各传输单元之间以设定距离设置，M为大于等于1的整数，N为大于等于1的整数；
所述传输单元包括：金属环、第一金属条、第二金属条、第三金属条、第四金属条，所述第一金属条、所述第二金属条、所述第三金属条、所述第四金属条分别均匀设置在所述金属环的外侧，且相邻的两个金属条组成的夹角为90°；
各行中的各传输单元的第一金属条和第三金属条设置在同一条直线上，各列中的各传输单元的第二金属条和第四金属条设置在同一条直线上。
2.根据权利要求1所述的太赫兹带通滤波器，其特征在于，所述传输层的厚度的范围为0.1-1um。
3.根据权利要求1所述的太赫兹带通滤波器，其特征在于，所述基体的厚度的范围为1000-3000um。
4.根据权利要求1所述的太赫兹带通滤波器，其特征在于，第一行中的各传输单元距离上边缘的距离为30um，第M行中的各传输单元距离下边缘的距离为30um，第一列中的各传输单元距离左边缘的距离为30um，第N列中的各传输单元距离右边缘的距离为30um。
5.根据权利要求1所述的太赫兹带通滤波器，其特征在于，所述第一金属条、所述第二金属条、所述第三金属条、所述第四金属条均为长方形金属条，且各金属条是等大的。
6.根据权利要求5所述的太赫兹带通滤波器，其特征在于，各金属条的宽度与所述金属环的宽度相等，各金属条的宽度的范围为10-20um。
7.根据权利要求1所述的太赫兹带通滤波器，其特征在于，所述设定距离的范围为1-3um。
8.根据权利要求1所述的太赫兹带通滤波器，其特征在于，所述金属环的外半径的范围为220-240um。
9.根据权利要求1所述的太赫兹带通滤波器，其特征在于，所述基体的材质为二氧化硅玻璃，所述传输层的材质为金或铜。
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