[实用新型]一种基于多层超表面结构的太赫兹带通滤波器

说明书

本实用新型涉及电磁超表面的技术领域，公开了一种基于多层超表面结构的太赫兹带通滤波器，其包括至少一个N层超表面结构，所述至少一个N层超表面结构呈周期性排列并无缝拼接形成超表面，其中，N为整数，且N≥2；每个N层超表面结构均包括N个同向平行设置的超表面单元，相邻两个超表面单元之间均设有空气层；每个所述超表面单元均包括金属框、十字形共振体和介质衬底，所述金属框和所述十字形共振体均设置在所述介质衬底上，所述十字形共振体位于所述金属框内，所述金属框为亚波长尺寸。本实用新型使太赫兹带通滤波器具有通带平坦的效果。

技术领域

本实用新型涉及电磁超表面的技术领域，尤其是涉及一种基于多层超表面结构的太赫兹带通滤波器。

背景技术

太赫兹波是指频率在0.1THz～10THz范围、波长在0.03mm～3mm的电磁波，在电磁波谱中介于微波与红外之间。由于太赫兹技术在医学检测、通讯等领域具有良好的应用前景，因此引起了人们广泛关注。在实际应用中，由于应用环境噪声以及应用需要的限制，需要滤除不需要的频率范围内的噪声，提高系统的性能，因而太赫兹带通滤波器在太赫兹技术应用中占有重要地位。

太赫兹带通滤波器一般位于接收机的后端，主要用于滤除信号有效频带以外的噪声及干扰，从而最大限度提高信噪比，这就意味着带通滤波器必须有良好的幅频特性曲线，即通带内平坦。但是，目前的太赫兹带通滤波器传输频带衰减较大，通带内不平坦，因此，如何设计通带平坦的太赫兹带通滤波器成为本领域亟需解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种基于多层超表面结构的太赫兹带通滤波器，其具有通带平坦的效果。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于多层超表面结构的太赫兹带通滤波器，包括至少一个N层超表面结构，所述至少一个N层超表面结构呈周期性排列并无缝拼接形成超表面，其中，N为整数，且N≥2；每个N层超表面结构均包括N个同向平行设置的超表面单元，相邻两个超表面单元之间均设有空气层；每个所述超表面单元均包括金属框、十字形共振体和介质衬底，所述金属框和所述十字形共振体均设置在所述介质衬底上，所述十字形共振体位于所述金属框内，所述金属框为亚波长尺寸。

通过采用上述技术方案，通过堆叠多层电磁超表面谐振结构设计太赫兹带通滤波器，可对工作频率的电磁波完美透过，滤掉其他频率的电磁波，对于平行极化和垂直极化的波都适用，可以实现对太赫兹波段的良好调控作用，使太赫兹带通滤波器的通频带具有高透射率，通频带的平坦度高。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述十字形共振体由两个相同的矩形金属条相互垂直交叉构成，两个矩形金属条的中心重合。

通过采用上述技术方案，使超表面单元结构具有高对称性，提高通频带的透射率，当入射电磁波的方向改变不是特别大时，不会影响滤波效果。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述金属框的内框形状为正方形、长方形、圆形、椭圆形或者菱形，所述金属框的外侧形状、大小与所述介质衬底的形状、大小均相同。

通过采用上述技术方案，只要保证金属框的尺寸为亚波长，即波长大于金属框孔径的电磁波是不能透过金属框的，金属框的内侧形状可以是任意形状；并且，金属框的外侧形状、大小与介质衬底相同，便于超表面单元之间的拼接。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：包括三个超表面单元以及设置在所述三个超表面单元之间的两个空气层，所述两个空气层为沿电磁波入射方向依次设置的第一空气层和第二空气层。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一空气层的厚度为35μm，所述第二空气层的厚度为32.5μm。