基于共面波导和人工表面等离激元的太赫兹低通滤波器制造技术

本发明专利技术涉及基于共面波导和人工表面等离激元的太赫兹低通滤波器，包括石英介质基板，一条中间金属薄膜条带和两条接地金属薄膜条带覆盖在石英介质基板的一面，构成共面波导。中间的金属薄膜条带具有周期性灯笼状单元，构成人工表面等离激元传输器。本发明专利技术的太赫兹低通滤波器通过共面波导和人工表面等离激元的结合，设计方便，灵活。共面波导的中心导体上具有周期性灯笼状单元，使共面波导与人工表面等离激元之间无需转换结构，保留了共面波导的特性，结构简单，易于集成，制作方便，适用范围广，在太赫兹波段具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
基于共面波导和人工表面等离激元的太赫兹低通滤波器
本专利技术涉及低通滤波器，具体涉及一种基于共面波导和人工表面等离激元的太赫兹低通滤波器。
技术介绍
共面波导由介质基板上面的中心导带以及两侧的有限宽度接地面组成，又叫共面微带传输线，其传输的是TEM波，没有截止频率。随着毫米波技术的发展，共面波导拥有更多微带线不可比拟的优势。例如：共面波导所有接地线均在表面而不需要接触孔，容易制作，容易实现有源、无源器件在微波电路的串并联；有更小的尺寸和更高的集成度，有低的阻抗和速度色散等，故共面波导在现在无线通信中有广泛的应用。表面等离激元是指在金属与电介质交界面处存在的自由振动的电子与光子因相互作用产生的混合激发态，是沿交界面传播的表面电磁波,在与交界面垂直方向按指数衰减。人工结构化金属表面能够使电磁波束缚在其表面，构成与表面等离激元模式相类似的表面波，称为人工表面等离激元。人工表面等离激元克服了在太赫兹段无法较好观测表面等离激元的限制，使其延伸到太赫兹波段。人工表面等离激元具有通过改变金属的结构参数控制其色散特性和截止频率的优点，因此在太赫兹波段有独特的优越性和发展前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单，便于制作，易于集成的太赫兹低通滤波器。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术包括作为载体的介质基板；在介质基板上搭载有共面波导；共面波导包括中间金属薄膜条带及中间金属薄膜条带两侧的接地金属薄膜条带；在中间金属薄膜条带处具有构成人工表面等离激元传输器的周期性灯笼状的传输单元。传输单元包括依次连接的半椭圆、矩形与半椭圆的传输模块及矩形条；矩形条将半椭圆、矩形与半椭圆的传输模块连接。在介质基板两端设置有与共面波导相连的输入端口和输出端口。输入端口的输入馈线和输出端口的输出馈线均为50欧姆微带线。传输单元的周期性灯笼状单元，其周期相同且尺寸相同。传输单元的周期为800μm，厚度为4μm，半椭圆的长半轴为390μm，矩形的长为20μm，矩形的宽为40μm，矩形条的宽度为20μm。共面波导的总长度为8.14mm，接地金属薄膜条带与中间金属薄膜条带的宽度为40μm，厚度为4μm，中间间距为10μm。所述介质基板为石英。损耗正切角为0.0004。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术的基于共面波导和人工表面等离激元的太赫兹低通滤波器，通过共面波导和人工表面等离子激元结合，大大提高了滤波效率；通过改变传输单元的尺寸，可改变传输器的色散特性调节滤波器的截止频率，从而可设计出满足不同工作频段的滤波器；该滤波器结构简单，方便制作，在共面波导中间部分设置人工表面等离激元传输器，省略了转换结构和扩口地面，尺寸小，便于集成，在太赫兹波段有广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术的灯笼状传输单元的结构示意图。图3是本专利技术的S参数。其中，1、共面波导；2、金属薄膜；3、传输单元；4、介质基板。具体实施方式：以下实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。在不背离本专利技术精神和实质的情况下，对本专利技术结构、参数所作的修改或替换，均属于本专利技术的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。下面参照附图对本专利技术做进一步描述。实施例1图1所示为基于共面波导和人工表面等离激元的太赫兹低通滤波器，其中，(a)为俯视图，(b)为侧视图，(c)为正视图。如图1，本专利技术包括作为载体的介质基板4；在介质基板4上表面设置有共面波导1及人工表面等离激元传输器的传输单元3。传输单元3为灯笼状传输单元，包括依次连接的半椭圆、矩形与半椭圆的传输模块及矩形条；传输单元3周期性线性排列于共面波导1的中间部分，并取代或搭载于共面波导1的中部金属带。共面波导1包括中心金属带及设置在中心金属带两侧的接地带，中心金属带覆有长方形金属薄膜；其厚度为4μm、宽度为40μm。介质基板4为quartz石英，介电常数3.75，损耗正切0.0004，介质板长度为8.14mm，宽度为140μm，厚度为50μm。在共面波导1的中间部分，周期性排列灯笼状传输单元3构成人工表面等离激元传输器。如图2所示，灯笼状传输单元3覆有金属薄膜，周期为800μm，厚度为4μm，半椭圆的长半轴为390μm，矩形的长为20μm，矩形的宽为40μm，矩形条的宽度为20μm。通过调节人工表面等离激元传输器单元3的半椭圆的半轴尺寸，周期等参数，可调节滤波器的截止频率，设计出满足不同工作频段的滤波器。图3所示为上述基于共面波导和人工表面等离激元的太赫兹低通滤波器的S参数，该滤波器具有低通的特性，其工作范围为0到110GHz并且具有极高的效率，|S11|<-12dB且|S21|>-0.9dB。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于共面波导和人工表面等离激元的太赫兹低通滤波器，其特征在于，包括作为载体的介质基板(4)；在介质基板(4)上搭载有共面波导(1)；共面波导(1)包括中间金属薄膜条带及中间金属薄膜条带两侧的接地金属薄膜条带；在中间金属薄膜条带处具有构成人工表面等离激元传输器的周期性灯笼状的传输单元(3)。/n

【技术特征摘要】
1.基于共面波导和人工表面等离激元的太赫兹低通滤波器，其特征在于，包括作为载体的介质基板(4)；在介质基板(4)上搭载有共面波导(1)；共面波导(1)包括中间金属薄膜条带及中间金属薄膜条带两侧的接地金属薄膜条带；在中间金属薄膜条带处具有构成人工表面等离激元传输器的周期性灯笼状的传输单元(3)。


2.根据权利要求1所述的基于共面波导和人工表面等离激元的太赫兹低通滤波器，其特征在于，传输单元(3)包括依次连接的半椭圆、矩形与半椭圆的传输模块及矩形条；矩形条将半椭圆、矩形与半椭圆的传输模块连接。


3.根据权利要求1所述的基于共面波导和人工表面等离激元的太赫兹低通滤波器，其特征在于，在介质基板(4)两端设置有与共面波导(1)相连的输入端口和输出端口。


4.根据权利要求3所述的基于人工表面等离激元和共面波导的高效低通滤波器，其特征在于，输入端口的输入馈线和输出端口的输出馈线均为5...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵雷，陈照敏，叶覃，
申请(专利权)人：徐州纽卡电子科技有限公司，中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32