江西师范大学物理与通信电子学院，江西 南昌 330022
提出一种基于两相交开口谐振环（TI-SRR）的超材料太赫兹带阻滤波器，通过改变TI-SRR线宽、环间间隔和半径大小，探究各参数对滤波器透射系数的影响。研究了超材料太赫兹带阻滤波器三个谐振点处的电场和表面电流分布，进而分析了滤波器的工作机理。为了验证理论模型的计算结果，采用微纳光刻技术制备滤波器的实物样品，使用太赫兹时域光谱系统进行测试。结果表明，该滤波器有3个谐振点，谐振频率分别为0.431、0.476、0.934 THz，对应的透射系数（S21）分别为42.518、40.331、14.132 dB，10 dB阻带带宽分别为0.220 THz和0.026 THz。实测曲线整体趋势与仿真曲线保持一致，阻带特性相较良好，测试结果与仿真结果较为符合。该滤波器在新型通信设备和精密仪器领域有较高的应用价值。
超材料 太赫兹 带阻滤波器 微纳光刻 太赫兹时域光谱
1 电子科技大学极高频复杂系统国防重点学科实验室，四川 成都 611731
2 厦门大学电子科学与技术学院电磁声学研究院，福建 厦门 361005
3 厦门大学深圳研究院，广东 深圳 518057
提出了一种基于人工表面等离激元（SSPPs）的太赫兹低损耗传输线，并通过加载开口谐振环（SRR）实现了具有大抑制深度的太赫兹带阻滤波器。采用不规则阶梯渐变过渡结构对SSPPs传输线进行了优化，降低了其在太赫兹频段下的传输损耗及不平坦度。通过色散分析揭示了加载SRR和不加载SRR的SSPPs传输线的频段抑制机理。加载SRR的SSPPs传输线工作在基模和一阶高次模两种模式下，其基模具有低通特性，一阶高次模具有带通特性，实现了具有通带-阻带-通带-阻带的太赫兹滤波特性。通过调节SRR的几何参数，可控制SSPPs滤波器的阻带频率；通过增加SRR的加载数量，可增大SSPPs滤波器的抑制深度。为了验证设计的可行性，采用微纳加工技术分别制作了所提出的SSPPs传输线和滤波器，并进行了太赫兹在片测试。测试结果表明：在0.11~0.17 THz频带范围内，SSPPs传输线的插入损耗小于0.5 dB/mm，回波损耗优于10 dB；SSPPs滤波器在0.142~0.156 THz频率范围内的抑制深度大于10 dB，最大抑制深度为45 dB@0.148 THz；实验结果与仿真结果具有良好的吻合度。该研究对太赫兹等离激元集成系统研究具有重要意义。
表面光学 人工表面等离激元 传输线 带阻滤波器 太赫兹 微纳加工 光学学报
2022, 42(20): 2024001
兰州大学信息科学与工程学院光电子与电磁信息研究所，甘肃 兰州 730000
基于表面等离子激元构造了一种边界耦合模式的金属-绝缘体-金属结构滤波器，该滤波器由两个斜对称矩形环谐振腔及波导管所组成，采用有限元法对该滤波器进行仿真计算和分析，得到它的磁场分布图和透射谱线图。结果表明，该滤波器在通带部分的透射率最高可达0.969，阻带部分的透射率最低接近为0，同时还具有通带与阻带较宽、透射谱线平滑的特点。调节结构参数可使得透射谱线图发生红移或蓝移的现象，设置特定的结构参数可以实现在保持第一通信窗口通过的状态下，对第二、三通信窗口的通断进行选择性控制的功能，因此，该滤波器可作为一种带通/带阻滤波器，在高密度集成电路和光纤通信中有着非常重要的应用。另外通过结构的改进并加入电光材料DAST实现了一种电光开关的功能。
集成光学 表面等离子激元 金属-绝缘体-金属结构滤波器 斜对称双矩形环 透射谱线图 带通/带阻滤波器 电光开关 有限元法 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1913001
1 西安交通大学 信息与通信工程学院，陕西 西安 710049
2 中国电子科技集团 第十三研究所，河北 石家庄 050051
提出了一种基于片上集成电容工艺和带阻滤波结构的高功率三倍频器设计方法。在倍频器输入端，首先对倍频器二极管的直流偏置馈电部分进行改进，在梁式引线结构基础上结合二氧化硅（SiO2）工艺实现了片上集成电容，同时解决了三倍频器的直流馈电和射频接地问题，实现电路功能集成的同时也提高了模型仿真精度。此外，在二极管的输入端采用带阻滤波器结构替代传统的低通滤波结构，在保证倍频器性能的同时进一步简化倍频器结构复杂度和尺寸。为进行验证，设计并加工测试了两款中心频率分别为110 GHz和220 GHz的双路功率合成三倍频器。实际测试结果表明，在输入功率500 mW条件下，110 GHz三倍频器的输出峰值功率达到了140 mW，峰值效率接近30%，带宽超过15 GHz；在输入功率300 mW条件下，220 GHz三倍频器的输出峰值功率达到了45 mW，峰值效率达到15%，带宽为15 GHz。两款倍频的测试结果均有优秀表现，验证了设计方法的有效性。
倍频器 片上集成电容 带阻滤波器 波导匹配网络 tripler on-chip integrated capacitors bandstop filter waveguide matching network
1 公安部第一研究所, 北京 100048
2 北京中天锋安全防护技术有限公司, 北京 100048
3 云南省公安厅禁毒局, 云南昆明 650228
鉴于太赫兹辐射的特殊性, 其难以与自然界中多数材料发生电磁相互作用, 导致太赫兹功能器件匮乏。人工超材料通过人工设计结构单元的周期排列组合, 可实现太赫兹波段电磁响应的调控。本文设计一种由二氧化硅衬底上的单层金属方形谐振环结构构成的太赫兹带阻人工超材料, 具有窄带宽、深带阻特性、偏振不敏感特性, 通过近场电场和表面电流分析, 带阻共振特性源于谐振环结构的电偶极共振。该设计结构简单, 易于制备, 在太赫兹调制器件、太赫兹通信、光电探测等领域具有应用价值。
太赫兹超材料 带阻滤波器 电偶极共振 透过率带阻 terahertz metamaterial band stop filter electric dipole resonance transmission band stop 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(2): 185
中国人民解放军 战略支援部队信息工程大学，郑州 450001
设计了一种高选择性可调带通与带阻可切换微带滤波器。在微带谐振器及枝节末端加载变容二极管实现中心频率的可调；在输入与输出端口馈线之间，利用PIN二极管实现滤波器阻带和通带特性的切换。采用奇偶模的方法对滤波器结构进行分析，通过对奇偶模频率的调节实现了频率调节过程中的恒定绝对带宽。同时，在输入与输出馈线间引入源与负载耦合，使得频带两侧各有一个传输零点，且传输零点在整个频率调谐范围内相对位置几乎不变。因此，在整个频率调节范围内，滤波器实现了高选择性及良好的带外抑制能力。最终设计出的可调带阻滤波器的频率调谐范围为5.58～5.89 GHz，绝对带宽80 MHz±5 MHz，阻带衰减优于14 dB；可调带通滤波器的频率调谐范围为5.42～5.79 GHz，绝对带宽120 MHz±5 MHz，插入损耗1.69～2.25 dB，回波损耗优于13 dB。同时，该滤波器具有0.28λg×0.62λg（λg是可调频率范围中心频率的波长）的紧凑结构尺寸。实验和仿真结果一致性较好。
带阻滤波器 带通滤波器 可切换性 可调滤波器 绝对带宽恒定 bandstop filter bandpass filter switchability tunable filter constant absolute bandwidth 强激光与粒子束
2021, 33(4): 043001
1 厦门工学院电子信息与电气工程学院, 福建 厦门 361021
2 华侨大学信息科学与工程学院, 福建 厦门 361021
提出了一种基于石墨烯的中红外波段表面等离激元带阻滤波器结构。该结构由单层石墨烯周期性排列组成。数值仿真结果表明,石墨烯纳米带化学势的轻微改变会导致谐振波长的移动。此结构在中红外光谱范围内的敏感度达1100 nm/RIU,品质因数高达138,可用作高灵敏度的折射率传感器。
表面光学 表面等离激元 石墨烯 带阻滤波器 折射率传感器 有限元方法 激光与光电子学进展
2018, 55(1): 012401
1 天津理工大学 电气电子工程学院, 天津 300384
2 天津大学 激光与光电子研究所, 天津 300072
提出了一种工作在太赫兹频段, 基于半导体材料锑化铟的超材料带阻滤波器.由于锑化铟材料介电常数的特性, 该滤波器的谐振频率能够进行温度调节.同时, 通过有限积分法和等效LMC电路模型分析了滤波器的几何参数对其谐振频率的影响, 这两种方法得到的结果具有良好的一致性.在温度的取值范围是220～350 K时, 滤波器的谐振频率能够从0.91 THz动态调节到1.28 THz, 并且其阻带谐振频率的透射系数能够有限地被抑制.该滤波器的传输特性在30°入射角范围内具有良好的稳定性.设计的可调超材料带阻滤波器将在太赫兹无线通信、传感等方面有潜在的应用前景.
带阻滤波器 超材料 锑化铟 太赫兹 band-stop filter metamaterial InSb Terahertz
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海200093
在研究数字信号处理的过程中,可以采用数字带阻滤波器方法来进行消除交流电产生的工频干扰,但是传统的数字滤波器在起始位置存在畸变。利用双线性变换的方法将模拟带阻滤波器转换为数字带阻滤波器,借助离散时间系统中Z变换后的系统函数设计相应的数字带阻滤波器,以此来去除被测信号中的干扰信号,并通过两种简单算法来消除数字滤波器在起始位置的畸变。对一仿真混合正弦信号进行测试,试验表明,该滤波器可以很好地消除50 Hz 的工频干扰,且该方法具有设计简单、应用方便、实用性强等特点。
带阻滤波器 双线性变换 畸变 band-stop filter bilinear transformation distortion
