2020106777851一种太赫兹超材料滤波器.pdf

(19)国家知识产权局

(12)发明专利

(10)授权公告号CN111769345B
(45)授权公告日2022.06.28
(21)申请号202010677785.1(56)对比文件
(22)申请日2020.07.14CN106935946A,2017.07.07
CN106229692A,2016.12.14
(65)同一申请的已公布的文献号
申请公布号CN111769345A审查员张莹

(43)申请公布日2020.10.13
(73)专利权人合肥工业大学
地址230009安徽省合肥市包河区屯溪路
193号
(72)发明人阮久福姬生伟兰凤王亮
张娜
(74)专利代理机构安徽省合肥新安专利代理有
限责任公司34101
专利代理师何梅生
(51)Int.Cl.
H01P1/20(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页
(54)发明名称
一种太赫兹超材料滤波器
(57)摘要
本发明公开了一种太赫兹超材料滤波器包
括：n×n个相同的单元；每个单元由多层高分子
材料聚甲基丙烯酰亚胺和聚酰亚胺以及多层金
属层组成，且自太赫兹波入射方向开始以金属‑
聚酰亚胺‑聚甲基丙烯酰亚胺的顺序对齐重复堆
叠。太赫兹波入射到滤波器上发生电磁谐振，谐
振频率处的太赫兹波被反射和吸收形成阻带，其
余频率的波不受阻碍。本发明的滤波器主要解决
现有同类型滤波器中矩形系数小，带宽窄的问
题，同时有平顶、极化不敏感、成本低的优点。
CN111769345B
CN111769345B权利要求书1/1页

1.一种太赫兹超材料滤波器，其特征在于：所述的滤波器为周期性结构，包括n×n个单
元，n≥2，所有单元均相同，每个单元包括10层等大的十字形金属层，10层等大的聚酰亚胺
层，9层等大的聚甲基丙烯酰亚胺层，共29层结构；从入射方向开始以金属‑聚酰亚胺‑聚甲
基丙烯酰亚胺‑金属‑聚酰亚胺‑聚甲基丙烯酰亚胺的顺序对齐重复堆叠，层与层之间不留
间隙，第1层为金属，第29层为聚酰亚胺；
所述单元中十字形金属层上下对称、左右对称；
所述单元中十字形金属层长度的范围为600um‑700um，线宽的范围为65um‑80um；
所述单元中十字形金属层的厚度范围为0.1um‑0.2um；
所述单元中聚酰亚胺层的形状为正方形，边长为1000um，厚度范围为80um‑100um；
所述单元中聚甲基丙烯酰亚胺为正方形，边长为1000um，厚度的范围为800um‑1000um；
所述聚甲基丙烯酰亚胺的相对介电常数为1.05，所述聚酰亚胺的相对介电常数为3.4；
所述太赫兹超材料滤波器通过堆叠多个金属层产生多个相近的谐振峰；
所述太赫兹超材料滤波器以厚度为半波长的聚甲基丙烯酰亚胺为间隔，实现与自由空
间阻抗的匹配，提高阻带的反射和吸收，同时避免金属层之间的耦合，使带宽增加，引入反
射零点并经过多次滤波使矩形系数增加；
所述太赫兹超材料滤波器在100‑150GHz频带内具有近乎零的透过率，即在该频段具有
一个平底的阻带；
所述太赫兹超材料滤波器半高宽为81.2GHz，相对带宽为65％，矩形系数为0.95；
所述太赫兹超材料滤波器具有良好的极化稳定性。
2.根据权利要求1所述的一种太赫兹超材料滤波器，其特征在于，所述的十字形金属层
材料为铜或金。

2
CN111769345B说明书1/3页

一种太赫兹超材料滤波器

技术领域
[0001]本发明涉及太赫兹技术以及超材料器件领域，特别是涉及一种用于太赫兹频段的
超材料滤波器。

背景技术
[0002]太赫兹技术在无线通信、空间科学和传感等领域存在巨大潜力。实现实用的太赫
兹系统，对能够直接调控太赫兹波的太赫兹功能器件如滤波器、移相器、吸收器、调制器等
有着强烈的需求。
[0003]超材料滤波器是通过合理的设计超材料的几何结构和几何参数使其与入射的电
磁波分别产生电谐振与磁谐振，在谐振频率处，绝大部分入射波发生反射与吸收从而形成
阻带，在非谐振频率处，入射波透射过超材料形成通带，从而实现对太赫兹波的调控。
[0004]对于滤波器而言，带宽和矩形系数是两个基本特性，实际应用中通常对这两个特
性有很高的要求，现有的太赫兹超材料滤波器技术主要基于单频谐振，存在带宽窄、矩形系
数低、平顶特性差的问题，难以满足实际应用需求，也阻碍了太赫兹超材料滤波器的发展。

发明内容
[0005]本发明的目的是提供一种太赫兹超材料滤波器，该滤波器具有超宽带、高矩形系
数、平顶、极化不敏感的特性。
[0006]为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
[0007]一种太赫兹超材料滤波器，包括：所述的滤波器为周期性结构，由n×n相同的单元
组成，n≥2，一个滤波器单元包括29层结构，其中10层十字形金属谐振层，10层聚酰亚胺，9
层聚甲基丙烯酰亚胺，从太赫