太赫兹波段FSS带通滤波器的分析与设计
2012-12-30王建成吴爱婷孙艳玲张丽艳
电子器件 2012年4期
王建成,吴爱婷,孙艳玲,张丽艳
(杭州电子科技大学天线与微波技术研究所,杭州310018)
太赫兹波(THz)是指频率在0.1 THz到10 THz范围的电磁波,波长大概在0.03 mm到3 mm之间,介于微波与红外线之间,位于电子学和光学的交界处[1]。太赫兹的滤波器工作在太赫兹频段,其中基于频率选择表面(Frequency Selective Surface)的太赫兹滤波器由于其具有小型化、频率选择性好、低插损、寄生通带更远等优点受到了越来越多人的分析和研究[2-5]。
FSS是由金属贴片或金属屏的缝隙单元二维周期性排列所形成,可以在两侧或单侧加载介质,它最本质的特征就是能够对不同频率、入射角及极化状态下的电磁波呈现滤波特性[6-7]。与微带滤波器相比,FSS滤波器具有更低的插入损耗[8]。FSS单元包括中心连接型单元,环形单元,实心单元或各种形状的板式单元,组合单元等。国内外的许多学者都对这些单元进行了详细的研究,并且对某个FSS单元结构特性主要指标进行了对比,这些指标主要包括:中心频率,中心频点透过率和 3 dB带宽等[9-11]。通过对这些指标的对比选取环形单元中的方环形作为基本的谐振单元。并对传统的单层滤波器进行了级联,通过调节层间距的大小达到最好的耦合度,提高了带通滤波器的性能。
1 理论分析[12]
在分析FSS的文献中,有多种数值分析方法被提出,对各种类型的FSS进行了有效的分析,为了保证分析方法的可行性和简单性,本文利用谱域法来进行理论分析。谱域法是以平面波展开和傅立叶变换为基础,根据理想导体表面的边界条件建立方程利用Floquet定理展开,通过矩量法求解频率选择表面电流,进而求得散射场,得到传输系数。……
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