CN109983314A - 用以减少干扰与噪声的太赫兹-吉赫兹系统的壳体 - Google Patents
用以减少干扰与噪声的太赫兹-吉赫兹系统的壳体 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109983314A CN109983314A CN201680002305.3A CN201680002305A CN109983314A CN 109983314 A CN109983314 A CN 109983314A CN 201680002305 A CN201680002305 A CN 201680002305A CN 109983314 A CN109983314 A CN 109983314A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- girz
- terahertz
- shell
- percent
- wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 112
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 47
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 33
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 30
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 claims description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims 4
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims 2
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229920006328 Styrofoam Polymers 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000008261 styrofoam Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/02—Details
- G01J1/0271—Housings; Attachments or accessories for photometers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/04—Casings
- G01J5/046—Materials; Selection of thermal materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/04—Casings
- G01J5/048—Protective parts
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/02—Details
- G01J2001/0276—Protection
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
本发明提供了一种太赫兹‑吉赫兹系统中用以最小化外来噪声与内在杂散太赫兹‑吉赫兹波的壳体。壳体材料的选择是根据将被传导通过壳体所围绕空间的太赫兹‑吉赫兹波的频率范围。一般来说，壳体是由发泡材料所形成，像是具有低相对介电常数的发泡材料，特别是具有导电性添加物的发泡材料。所使用发泡材料的相对介电常数通常大约为1.0，进而可以最小化被传输进入壳体的太赫兹‑吉赫兹波的反射。导电性添加物的使用可以增加壳体内部太赫兹‑吉赫兹波(甚至其他电磁波)的吸收。明显地，通过使用适当的材料(像是发泡聚丙烯及/或保丽龙)并使用适当的导电性添加物(像是石墨、碳、银、吸收性颗粒及/或吸收性染料)，壳体可将不需要的杂散太赫兹‑吉赫兹波(甚至其他噪声)所引发的干扰降到最低。
Description
技术领域
本发明涉及一种可以最小化不需要的杂散(stray)太赫兹-吉赫兹波(terahertz-gigahertz wave)所引起的干扰(interference)的太赫兹-吉赫兹系统壳体(terahertz-gigahertz system housing)，特别是使用具有导电性添加物(conductive additives)的发泡材料(foam materials)所制作的太赫兹-吉赫兹系统壳体，该发泡材料可以是普遍被使用的发泡聚丙烯(Expanded Polypropylene/EPP)与保丽龙(Styrofoam),导电性添加物可以是普遍被使用的石墨颗粒与碳颗粒。
背景技术
在过去几年来，太赫兹-吉赫兹波已经被使用在一些应用领域。例如，太赫兹-吉赫兹波已经被使用在安全检查工具上，这是因为太赫兹-吉赫兹波的独特传输性质可以用来辨识出例如隐藏在纤维衣物下的金属武器等隐藏对象。太赫兹-吉赫兹系统需要壳体来固持和/或连接太赫兹-吉赫兹系统的组件。高性能太赫兹-吉赫兹系统(例如太赫兹-吉赫兹影像系统与太赫兹-吉赫兹通讯系统)的发展取决于外来的电磁噪声(externalelectromagnetic noise)与内在的杂散太赫兹-吉赫兹波(internal stray terahertz-gigahertz wave)二者是否为可忽略的。如此的考虑在太赫兹-吉赫兹波的波长(往往为几毫米)与太赫兹-吉赫兹系统中组件的尺寸大小相当时更为重要。因此，可以有效地同时减少来自系统内部的反射以及吸收来自系统外部的电磁波的太赫兹-吉赫兹系统壳体是关键的。
到目前为止，某些现有技术使用了不平坦(不光滑)的表面来减少入射电磁波的反射。例如，一个不平坦并且具有许多针状(pin-like)结构或许多楔状(wedge-like)结构的表面或可以显著地修改入射电磁波的传播。某些现有技术使用特殊的材料来减少入射电磁波的反射并增强其吸收。例如，电性绝缘并以有机硅(silicone)为基底的弹性体(elastomer)，其包含了室温下聚合的(polymerizing)以惰性气体(inert)替代聚硅氧烷(polysiloxane)的芳香族(aromatic)/脂肪族(aliphatic)烃(hydrocarbon)、电性绝缘材料、颗粒状硅质填料(siliceous filler)以及固化剂(curing agent)。例如，US 7940204、US 6674609、US 5208299和US 4942492公开了一些现有技术。无论如何，所有这些现有技术都还不适于制作可扩展的(scalable)(根据其尺寸与其结构复杂)、重量轻的(lightweight)、简洁的(compact)、坚固的(robust)与价格低廉的且可以最小化至少不需要的杂散太赫兹-吉赫兹波所引起干扰的太赫兹-吉赫兹系统壳体。
综上所述，有必要提供可以在例如影像、通讯或其他未来发展应用中可以最小化外来的噪声与内在的杂散电磁波的太赫兹-吉赫兹系统壳体。
发明内容
本发明提出一种太赫兹-吉赫兹系统中用以减少噪声与干扰的壳体。本发明通过使用特殊材料来形成壳体的方式来制作这种壳体，在此所使用材料具有特定的电磁性质而使得壳体可以有效地吸收来自尽可能多方向的尽可能多的太赫兹-吉赫兹波而又可以最小化内部的反射。
本发明提供了一种太赫兹-吉赫兹系统壳体，其是由可以最小化被传输到太赫兹-吉赫兹系统壳体邻近的太赫兹-吉赫兹波的不需要杂散成份所引起噪声与干扰的材料所形成。
进一步地,所述壳体围绕一个空间并且具有连接到这个被围绕空间的至少一个开口，在此太赫兹-吉赫兹波可以被传输通过开口而进入或离开被围绕空间。
进一步地,其是针对频率介于80吉赫到550吉赫之间的太赫兹-吉赫兹波所设计。
进一步地,所述壳体的厚度与材料是被设计来让被传输通过壳体的太赫兹-吉赫兹波会有至少30dB的衰退。
进一步地,所述壳体所使用材料的相对介电常数的实数部分大约为1.0而虚数部分的绝对值是大到足以引起高度的吸收。
进一步地,所述壳体的材料为发泡材料。
进一步地,所述壳体的材料为具有低相对介电常数的发泡材料。
进一步地,所述壳体的材料为具有导电性添加物的发泡材料。
进一步地,所述发泡材料是选自下列之一或其任意组合:发泡聚丙烯与保丽龙。
进一步地,所述导电性添加物是选自下列之一或其任意组合:石墨、碳、银、吸收性颗粒及/或吸收性染料。
进一步地,所述吸收性颗粒与吸收性染料二者都具有高介电损耗。
进一步地,所述壳体材料为导电性发泡聚丙烯。
进一步地,所述导电性发泡聚丙烯为发泡聚丙烯与碳颗粒的混合物，碳颗粒占重量百分比约为百分之十三到百分之十五。
进一步地,所述导电性发泡聚丙烯为发泡聚丙烯与碳颗粒的混合物，在此碳颗粒所占的重量百分比是选自下列之一:约为百分之零点一到百分之三、约为百分之一到百分之五、约为百分之三到百分之九、约为百分之七到百分之十三以及约为百分之十到百分之十五。
进一步地,所述壳体是使用在80吉赫到550吉赫之间具有较低相对介电常数的材料所形成。
进一步地,所述壳体的内侧壁或可以是平滑的或可以是有纹路的。
进一步地,所述的太赫兹-吉赫兹系统壳体，壳体的内侧壁并没有会因为散射及/或反射而引发额外的内部噪声的任何裸露组件。
进一步地,所述壳体具两个相互分离的开口以使太赫兹-吉赫兹波可被依序传输通过一个开口、被围绕空间与另一个开口。
本发明还提供了一种最小化太赫兹-吉赫兹系统壳体的干扰与噪声的方法，包含:
确认太赫兹-吉赫兹系统的壳体所对应的太赫兹-吉赫兹波频率范围；
选择至少一种可以有效地吸收与较少反射这个频率范围的太赫兹-吉赫兹波的材料；以及
使用被选择材料制作太赫兹-吉赫兹系统的壳体。
其中,所对应太赫兹-吉赫兹波的频率约为80吉赫到550吉赫。
进一步地,该方法还包含使用相对介电常数的实数部分大约为1.0而虚数部分的绝对值是大到足以引起低度反射与高度吸收的材料来制作太赫兹-吉赫兹系统的壳体。
进一步地,该方法还包含挑选壳体的厚度与材料来让被传输通过壳体的太赫兹-吉赫兹波会有至少30dB的衰退。
进一步地,该方法还还包含在制作壳体时使用发泡材料，例如具有低相对介电常数的发泡材料。
进一步地,该方法还包含在制作壳体时使用具有导电性添加物的发泡材料。
其中,所述发泡材料是选自下列之一或其任意组合:发泡聚丙烯与保丽龙。
其中,所述导电性添加物是选自下列之一或其任意组合:石墨、碳、银、吸收性颗粒及/或吸收性染料。
其中,所述吸收性颗粒与吸收性染料都具有高介电损耗。
进一步地,该方法还包含在制作壳体时使用导电性发泡聚丙烯。
其中,所述导电性发泡聚丙烯为发泡聚丙烯与碳颗粒的混合物，在此碳颗粒所占的重量百分比约为百分之十三到百分之十五。
在此导电性发泡聚丙烯为发泡聚丙烯与碳颗粒的混合物，在此碳颗粒所占的重量百分比是选自下列之一:约为百分之零点一到百分之三、约为百分之一到百分之五、约为百分之三到百分之九、约为百分之七到百分之十三以及约为百分之十到百分之十五。
进一步地,该方法还包含在制作太赫兹-吉赫兹系统的壳体时使用相对于该频率范围的太赫兹-吉赫兹波具有低相对介电常数的材料。
其中,所述太赫兹-吉赫兹系统的壳体围绕一个空间并具有至少一个连接到所述被围绕空间的开口，在此太赫兹-吉赫兹波可以通过开口被传输进入或离开该被围绕空间。
本发明所提出的太赫兹-吉赫兹系统壳体相对于其他上述的现有技术具有以下优点。首先，吸收性颗粒/染料可以在壳体形成之前或之后被掺入到壳体材料中，也就是说壳体的尺寸、形状与制作过程并不会受限于吸收性颗粒/染料的使用。其次，掺杂的吸收性颗粒/染料所占的百分比是可以精确地与弹性地调整,来改变太赫兹-吉赫兹系统壳体的性质。附带地，因为吸收性颗粒/染料是被整合到壳体中的，会使得壳体结构复杂化的外在反射与吸收层/结构都不是必须的。
附图说明
图1A和图1B为两范例的太赫兹-吉赫兹系统壳体；
图2为实现本发明的一些基本步骤的流程图；
图3为本发明一实施例的材料的测试结果；
图4为本发明所使用壳体材料的基本概念、基本成份与一些范例成份。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。本发明的详细描述将通过以下的实施例讨论，这些实施例并非用于限制本发明的范围，而且可适用于其他应用中。图示公开了一些细节，必须理解的是公开的细节可不同于已透露者，除非是明确限制特征的情形。
某些实施例是有关于使用掺杂有吸收性颗粒/吸收性染料(absorptiveparticles/dyes)(例如导电性碳与石墨)的发泡材料来形成太赫兹-吉赫兹系统壳体，在此使用的材料具有低相对介电常数(将近1.0)。导电性颗粒/染料可以高度吸收来自壳体外部(exterior)或内部(interior)的杂散电磁波，特别是穿透有限厚度的壳体的杂散太赫兹-吉赫兹波。附带地，所使用发泡材料的低相对介电系数可以防治会发生在壳体内部的有害的菲涅尔反射(Fresnel reflection)，进而减少不需要的杂散电磁波(特别是杂散太赫兹-吉赫兹波)。
太赫兹-吉赫兹系统(THz system)通常需要一个特定的壳体来固持及/或连接其组件。一般来说，壳体围绕一个空间并且具有至少一个开口来连接被围绕的空间与外部的空间，并且不同的开口是相互分离的。举例来说，如图1A所示，太赫兹-吉赫兹系统100具有圆柱状壳体101与两个分别位于圆柱状壳体101内部的镜片102/103。因此，自位于圆柱状壳体101左侧的某个对象反射而来或是传输而来的太赫兹-吉赫兹波可以依序被传导依序通过左侧开口104、镜片101、镜片102与右侧开口105而到达位于圆柱状壳体101右侧的影像传感器，也即由自对象反射或传输而来的太赫兹-吉赫兹波所形成的太赫兹-吉赫兹影像可以被形成圆柱状壳体101的右侧。在另一个例子，如图1B所示，太赫兹-吉赫兹通讯系统106具有分别围绕发射器108与接收器109的相互分离的两个壳体107。因此，发射器108与接收器109二者的运作皆可以分别因为这个壳体107而较不会受到干扰与噪声的影响，并且发射器108所发出的太赫兹-吉赫兹波110可以传输通过介于两个壳体107之间的空间而到达接收器109。
本发明大幅度地减少外来的与内在的太赫兹-吉赫兹噪声。特别地，本发明在形成壳体时所使用的材料是可以几乎不反射任何的入射太赫兹-吉赫兹波(甚至其他的电磁波)与几乎吸收所有的入射电磁波(包括太赫兹-吉赫兹波)。
本发明实现上述目的的壳体性质的具体作法是使用至少一种特殊的材料，在此特殊的材料的相对介电常数的实数部份大约为1.0而虚数部分的大小是不可忽略的。因此，在壳体表面的菲涅尔反射可以大幅度地减少。换句话说，入射到壳体的太赫兹-吉赫兹波(或其他电磁波)的反射是可以忽略不计的，但是太赫兹-吉赫兹波(或其他电磁波)的吸收是不容忽略的。因此，壳体可以有效地吸收太赫兹-吉赫兹波(或其他电磁波)而只有极少的反射，使得在壳体所围绕空间中太赫兹-吉赫兹波的传播不会被外来的噪声或内在的噪声影响。
壳体侧壁(sidewall)的吸收同时取决于壳体材料相对介电系数虚数部分绝对值以及壳体侧体厚度二个函数，前者决定了吸收率(absorption rate)而后者决定了累积吸收量(accumulative absorption)。因此，为了达到相同的衰减量，相对介电系数的虚数部分的绝对值越大时需要的壳体厚度越少，反之亦然。仅做为样例，一个范例的标准是电磁波(或太赫兹-吉赫兹波)在传导通过壳体侧壁时，可以在几公分的厚度内便达到30dB(分贝)的衰减量。
本发明某些实施例通过使用发泡材料(foam material(s))来实现上述需要的太赫兹-吉赫兹系统壳体性质，因为其具有低相对介电常数。使用发泡材料的一个优点是已经有许多种类的商业化发泡材料具有大约1.0的低相对介电常数。仅作为样例，发泡聚丙烯与保丽龙是两种具有低相对介电常数的商业化材料，并且某些种类的发泡聚丙烯与某些种类的保丽龙具有将近1.0的相对介电常数。本发明仅需要低相对介电常数的性质但是并不限制所使用的发泡材料为何。任何已经存在的、发展中的与将来出现的发泡材料都是本发明可以使用的。
本发明某些实施例通过使用掺杂有导电性添加物的发泡材料来实现上述需要的太赫兹-吉赫兹系统壳体性质，其中发泡材料的细节如上所讨论。使用导电性添加物的一个优点是这些导电性添加物可以增加对太赫兹-吉赫兹波及/或其他电磁波的吸收。仅作为样例，导电性添加物可以是石墨或碳，甚至是银或其他导电性材料。仅作为样例，导电性添加物可以是吸收性颗粒或吸收性染料，特别是具有高介电损耗(dielectric loss)的吸收性颗粒与吸收性染料。当然，不只是导电性添加物的尺寸与形状是可以调整的，导电性添加物与发泡材料的比例也是可以调整的,从而微调其吸收/反射性质。进一步地，如上述讨论，壳体的吸收系数与厚度也是取决上述可调整的项目，并且导电性添加物的掺杂量有一个可调整的范围。
实际上，本发明也提供了最小化太赫兹-吉赫兹系统壳体的干扰与噪声的方法，最小化不需要杂散太赫兹-吉赫兹波的噪声与干扰的太赫兹-吉赫兹系统壳体，或是其他相似应用的方法。如图2所示，每一个方法都包含下列的基本步骤。首先，如步骤方块210所示，确认预定传输通过太赫兹-吉赫兹系统的太赫兹-吉赫兹电磁波的频率范围，特别是会传输通过由太赫兹-吉赫兹系统的壳体所围绕的空间的电磁波的频率范围。接着，如步骤方块220所示，选择适合用于不反射这些被确认太赫兹-吉赫兹电磁波以及吸收所有其他太赫兹-吉赫兹电磁波的材料。最后，如步骤方块230所示，使用选择的材料来制作太赫兹-吉赫兹系统的壳体。在此，材料的选择是根据被选择材料的电磁性质。其必须能够充分地吸收来自外界环境的太赫兹-吉赫兹波和其他电磁波，吸收在材料内部所生成的噪声，以及具有低相对介电常数而可以减少反射。当然，每当有不只一种材料是合格的(qualified)时，通常一次都只使用其中某一种合格的材料，虽然也是可以使用至少二种合格材料的混合物来制作太赫兹-吉赫兹系统的壳体。
除此之外，虽然不是必须的但是有利的，较佳的选择是使用具有高机械强度(mechanical strength)与高化学稳定性(chemical stability)的材料。高机械强度允许壳体有效地固持与保护位于壳体内部的组件，并可以有坚固的结构使得在撞击(impact)时有较小的变形(deformation)。仅作为样例，所谓的组件可以是太赫兹-吉赫兹影像系统的镜片及/或传感器，也可以是太赫兹-吉赫兹通讯系统的发射器及/或接收器。高化学稳定性允许壳体可以在许多极端环境中被使用。仅作为样例，这些环境的变量至少包括温度、湿度等其他。附带地，当壳体材料是发泡材料与导电性颗粒/染料时，导电性颗粒/染料是否简单地与均匀地被掺杂到发泡材料中也是太赫兹-吉赫兹系统壳体的材料选择中的一个因素。
本发明的一个实施例是可以有效吸收频率范围至少从90吉赫(GHz)到96吉赫的太赫兹-吉赫兹波的壳体材料。这个实施例的材料是发泡聚丙烯与碳颗粒的混合物，其中碳颗粒所占的重量百分比是大约百分之十三到百分之十五。如图3所示，该实施例的材料的吸收强度(absorption strength)对于90吉赫、93吉赫与96吉赫这三种不同频率都大约为每公分15dB，在此横轴是表示厚度,单位为公分，在此纵轴是表示功率,单位为dBm(分贝-公尺)。显然地，通过使用该实施例材料，壳体的厚度可以减少到只有三到四公分便可以达到50dB的衰减。当然，较厚的壳体也是可以接受的用以增强机械强度。此外，虽然没有在此特别描述，其他的实施例/模拟都显示了发泡材料(特别是发泡聚丙烯和发泡棉)与导电添加物(特别是碳颗粒和石墨颗粒)也都在一个大的频率范围中具有相似的吸收强度，像是八十到三百吉赫、一百到五百吉赫以及三把到五百五十吉赫。这些未特别描述的实施例/模拟也显示了碳颗粒所占的重量百分比可以是约为百分之零点一到百分之三、约为百分之一到百分之五、约为百分之三到百分之九、约为百分之七到百分之十三以及约为百分之十到百分之十五。当然，可以接受的吸收性颗粒/染料的重量百分比是一些参数的函数，这些参数至少包含发泡材料的密度、发泡材料的相对介电常数以及发泡材料的厚度，甚至太赫兹-吉赫兹系统壳体所设计要处理太赫兹-吉赫兹波的频率范围。仅作为样例，碳颗粒的重量百分比越高，太赫兹-吉赫兹波(甚至其他电磁噪声)的吸收越多。进而，为了达到相同的衰减程度，需要的壳体厚度可以减少。
此外，为了进一步最小化发生在壳体内侧壁的有害的菲涅尔反射，本发明的一或多个选项是让壳体内侧壁没有会因为散射和/或反射而引发额外的内部噪声的任何裸露组件，像是不会因为尖锐角落或高反射表面的散射和反射而引发额外的内在的噪声(internal noise)。壳体的内侧壁也可以或是平滑的或是有纹路的(textured)，并且唯一的限制条件是内侧壁的几何配置(geometrical configuration)不会因为太赫兹-吉赫兹波与内侧壁的相互作用而导致额外的内在的噪声。附带地，这些组件的细节(例如管线(pipelines)或接头(joints))是取决于太赫兹-吉赫兹系统的细节，但是本发明与这些细节无关。需注意发泡材料的密度，例如聚乙烯的密度，也是可以调整的。一般来说，发泡材料密度越高，位于发泡材料中的空气越少也就会形成具有较高反射性(reflectivity)与较重的发泡材料。因此，对于具有高密度的发泡材料，太赫兹-吉赫兹波的反射会比较高。在如此状况下，有纹理的(或视为粗慥的)的太赫兹-吉赫兹系统内侧壁可以增加在材料接口处太赫兹-吉赫兹波的有效反弹次数(number of bounces)(或视为多重反射的机率)，进而同时导致太赫兹-吉赫兹波的吸收增加与反射减少。再一次地，如此也代表干扰与内在的/外来的噪声可以减少。
进一步地，虽然上述讨论是集中在使用怎样的材料来制作太赫兹-吉赫兹系统壳体可以减少干扰与噪声，这种材料可以用来最小化干扰与噪声的电磁性质是与太赫兹-吉赫兹系统壳体的几何性质无关。换句话说，本发明并不需要限制太赫兹-吉赫兹系统壳体的形状、尺寸与位置。因此，除了上述讨论中壳体是用来围绕太赫兹-吉赫兹波将会被传播通过的空间的状况外，在其他未特别讨论描述的状况中，本发明所提出的太赫兹-吉赫兹系统壳体也可以是邻近于(但不是围绕)太赫兹-吉赫兹波预定的传播路径，甚至可以是与太赫兹-吉赫兹系统的任何组件相互整合。因此，不论太赫兹-吉赫兹系统壳体是怎样的配置，通过使用上述讨论的材料来形成太赫兹-吉赫兹系统壳体，总是可以将太赫兹-吉赫兹波的噪声与干扰最小化。仅作为样例，太赫兹-吉赫兹系统壳体的轮廓可以是具有一或多个开口的中空壳体(hollow shell)、具有一或多个开口的圆柱状壳体(cylindrical shell)、具有一或多个开口的多边形壳体(polygon shell)、具有一或多个开口的柱状壳体(columnarshell)、具有一或多个开口的弯曲表面(curved surface)、不具有开口的平面表面(planarsurface)、具有一或多个开口的任何轮廓以及不具有任何开口的任何轮廓。
简言之，本发明提出可以同时至少吸收杂散太赫兹-吉赫兹波与最小化杂散太赫兹-吉赫兹波反射的使用特殊材料的太赫兹-吉赫兹系统壳体。如图4所示，所使用材料的基本概念是其相对介电常数的实数部分大约为1.0而虚数部分的绝对值大到足以引发高度吸收；所使用材料的基本成份是发泡材料，特别是具有导电性添加物的发泡材料；所使用材料的一些范例成份分别是:聚丙烯与碳颗粒的混合物、聚丙烯与石墨颗粒的混合物、保丽龙与碳颗粒的混合物、以及保丽龙与石墨颗粒的混合物。
显然地，依照上面实施例中的描述，本发明可能有许多的修正与差异方案。因此需在其附加的权利请求项的范围内加以理解，除上述详细描述外，本发明还可以广泛地在其他的实施例中施行。上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述申请专利范围内。
Claims (32)
1.一种太赫兹-吉赫兹系统壳体，其是由可以最小化被传输到太赫兹-吉赫兹系统壳体邻近的太赫兹-吉赫兹波的不需要杂散成份所引起噪声与干扰的材料所形成。
2.根据权利要求1所述的太赫兹-吉赫兹系统壳体，其特征在于所述壳体围绕一个空间并且具有连接到这个被围绕空间的至少一个开口，在此太赫兹-吉赫兹波可以被传输通过开口而进入或离开被围绕空间。
3.根据权利要求1所述的太赫兹-吉赫兹系统壳体，其特征在于是针对频率介于80吉赫到550吉赫之间的太赫兹-吉赫兹波所设计。
4.根据权利要求1所述的太赫兹-吉赫兹系统壳体，其特征在于所述壳体的厚度与材料是被设计来让被传输通过壳体的太赫兹-吉赫兹波会有至少30dB的衰退。
5.根据权利要求1所述的太赫兹-吉赫兹系统壳体，其特征在于所述壳体所使用材料的相对介电常数的实数部分大约为1.0而虚数部分的绝对值是大到足以引起高度的吸收。
6.根据权利要求1所述的太赫兹-吉赫兹系统壳体，其特征在于所述壳体的材料为发泡材料。
7.根据权利要求6所述的太赫兹-吉赫兹系统壳体，其特征在于所述壳体的材料为具有低相对介电常数的发泡材料。
8.根据权利要求1所述的太赫兹-吉赫兹系统壳体，其特征在于所述壳体的材料为具有导电性添加物的发泡材料。
9.根据权利要求8所述的太赫兹-吉赫兹系统壳体，其特征在于所述发泡材料是选自下列之一或其任意组合:发泡聚丙烯与保丽龙。
10.根据权利要求8所述的太赫兹-吉赫兹系统壳体，其特征在于所述导电性添加物是选自下列之一或其任意组合:石墨、碳、银、吸收性颗粒及/或吸收性染料。
11.根据权利要求10所述的太赫兹-吉赫兹系统壳体，其特征在于所述吸收性颗粒与吸收性染料二者都具有高介电损耗。
12.根据权利要求6所述的太赫兹-吉赫兹系统壳体，其特征在于所述壳体材料为导电性发泡聚丙烯。
13.根据权利要求12所述的太赫兹-吉赫兹系统壳体，其特征在于所述导电性发泡聚丙烯为发泡聚丙烯与碳颗粒的混合物，碳颗粒占重量百分比约为百分之十三到百分之十五。
14.根据权利要求12所述的太赫兹-吉赫兹系统壳体，其特征在于所述导电性发泡聚丙烯为发泡聚丙烯与碳颗粒的混合物，在此碳颗粒所占的重量百分比是选自下列之一:约为百分之零点一到百分之三、约为百分之一到百分之五、约为百分之三到百分之九、约为百分之七到百分之十三以及约为百分之十到百分之十五。
15.根据权利要求1所述的太赫兹-吉赫兹系统壳体，其特征在于所述壳体是使用在80吉赫到550吉赫之间具有较低相对介电常数的材料所形成。
16.根据权利要求1所述的太赫兹-吉赫兹系统壳体，其特征在于所述壳体的内侧壁或可以是平滑的或可以是有纹路的。
17.根据权利要求1所述的太赫兹-吉赫兹系统壳体，其特征在于所述的太赫兹-吉赫兹系统壳体，壳体的内侧壁并没有会因为散射及/或反射而引发额外的内部噪声的任何裸露组件。
18.根据权利要求1所述的太赫兹-吉赫兹系统壳体，其特征在于所述壳体具两个相互分离的开口以使太赫兹-吉赫兹波可被依序传输通过一个开口、被围绕空间与另一个开口。
19.一种最小化太赫兹-吉赫兹系统壳体的干扰与噪声的方法，包含:
确认太赫兹-吉赫兹系统的壳体所对应的太赫兹-吉赫兹波频率范围；
选择至少一种可以有效地吸收与较少反射这个频率范围的太赫兹-吉赫兹波的材料；以及
使用被选择材料制作太赫兹-吉赫兹系统的壳体。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于所对应太赫兹-吉赫兹波的频率约为80吉赫到550吉赫。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于还包含使用相对介电常数的实数部分大约为1.0而虚数部分的绝对值是大到足以引起低度反射与高度吸收的材料来制作太赫兹-吉赫兹系统的壳体。
22.根据权利要求19所述的方法，其特征在于还包含挑选壳体的厚度与材料来让被传输通过壳体的太赫兹-吉赫兹波会有至少30dB的衰退。
23.根据权利要求19所述的方法，其特征在于还包含在制作壳体时使用发泡材料，例如具有低相对介电常数的发泡材料。
24.根据权利要求19所述的方法，其特征在于还包含在制作壳体时使用具有导电性添加物的发泡材料。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于所述发泡材料是选自下列之一或其任意组合:发泡聚丙烯与保丽龙。
26.根据权利要求24所述的方法，其特征在于所述导电性添加物是选自下列之一或其任意组合:石墨、碳、银、吸收性颗粒及/或吸收性染料。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于所述吸收性颗粒与吸收性染料都具有高介电损耗。
28.根据权利要求19所述的方法，其特征在于还包含在制作壳体时使用导电性发泡聚丙烯。
29.根据权利要求19所述的方法，其特征在于所述导电性发泡聚丙烯为发泡聚丙烯与碳颗粒的混合物，在此碳颗粒所占的重量百分比约为百分之十三到百分之十五。
30.根据权利要求19所述的方法，其特征在于在此导电性发泡聚丙烯为发泡聚丙烯与碳颗粒的混合物，在此碳颗粒所占的重量百分比是选自下列之一:约为百分之零点一到百分之三、约为百分之一到百分之五、约为百分之三到百分之九、约为百分之七到百分之十三以及约为百分之十到百分之十五。
31.根据权利要求19所述的方法，其特征在于还包含在制作太赫兹-吉赫兹系统的壳体时使用相对于该频率范围的太赫兹-吉赫兹波具有低相对介电常数的材料。
32.根据权利要求19所述的方法，其特征在于所述太赫兹-吉赫兹系统的壳体围绕一个空间并具有至少一个连接到所述被围绕空间的开口，在此太赫兹-吉赫兹波可以通过开口被传输进入或离开该被围绕空间。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US2016/044261 WO2018022041A1 (en) | 2016-07-27 | 2016-07-27 | Terahertz-gigahertz system housing capable of minimizing interference and noise |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109983314A true CN109983314A (zh) | 2019-07-05 |
Family
ID=61016437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201680002305.3A Withdrawn CN109983314A (zh) | 2016-07-27 | 2016-07-27 | 用以减少干扰与噪声的太赫兹-吉赫兹系统的壳体 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109983314A (zh) |
| WO (1) | WO2018022041A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108399959B (zh) * | 2018-03-08 | 2019-07-23 | 南通大学 | 一种X、γ射线防护功能粉体的制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070200566A1 (en) * | 2006-02-28 | 2007-08-30 | Clark Keith A | High performance security inspection system with physically isolated detection sensors |
| US20080153549A1 (en) * | 2001-05-02 | 2008-06-26 | Eric Korevaar | Wireless millimeter wave communication system |
| CN101702067A (zh) * | 2009-10-29 | 2010-05-05 | 电子科技大学 | 一种太赫兹波平面吸收材料 |
| CN102153862A (zh) * | 2011-03-14 | 2011-08-17 | 安徽大学 | 一种聚苯胺/碳纳米管复合电磁屏蔽材料的制备方法 |
| US20140268625A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | David William Sherrer | Formulation for Packaging an Electronic Device and Assemblies Made Therefrom |
| CN105720378A (zh) * | 2016-01-13 | 2016-06-29 | 武汉科技大学 | 一种偏振不敏感光驱动可调谐太赫兹波超材料吸收器 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1749201A1 (en) * | 2004-05-26 | 2007-02-07 | Picometrix, LLC | Terahertz imaging in reflection and transmission mode for luggage and personnel inspection |
| US8338802B2 (en) * | 2010-08-27 | 2012-12-25 | Rensselaer Polytechnic Institute | Terahertz radiation anti-reflection devices and methods for handling terahertz radiation |
| US9417193B2 (en) * | 2012-08-01 | 2016-08-16 | Tatiana Globus | Terahertz spectroscopy characterization with high spectral and spatial resolution for biological and chemical sensing and method of use |
| US9671520B2 (en) * | 2014-02-07 | 2017-06-06 | Euclid Techlabs, Llc | Dielectric loaded particle accelerator |
-
2016
- 2016-07-27 CN CN201680002305.3A patent/CN109983314A/zh not_active Withdrawn
- 2016-07-27 WO PCT/US2016/044261 patent/WO2018022041A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080153549A1 (en) * | 2001-05-02 | 2008-06-26 | Eric Korevaar | Wireless millimeter wave communication system |
| US20070200566A1 (en) * | 2006-02-28 | 2007-08-30 | Clark Keith A | High performance security inspection system with physically isolated detection sensors |
| CN101702067A (zh) * | 2009-10-29 | 2010-05-05 | 电子科技大学 | 一种太赫兹波平面吸收材料 |
| CN102153862A (zh) * | 2011-03-14 | 2011-08-17 | 安徽大学 | 一种聚苯胺/碳纳米管复合电磁屏蔽材料的制备方法 |
| US20140268625A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | David William Sherrer | Formulation for Packaging an Electronic Device and Assemblies Made Therefrom |
| CN105720378A (zh) * | 2016-01-13 | 2016-06-29 | 武汉科技大学 | 一种偏振不敏感光驱动可调谐太赫兹波超材料吸收器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2018022041A1 (en) | 2018-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | A miniaturized frequency selective surface based on square loop aperture element | |
| da Silva Segundo et al. | Compact frequency selective surface with dual band response for WLAN applications | |
| WO2019172237A1 (ja) | ミリ波レーダー用カバー | |
| Güneş et al. | GSM filtering of horn antennas using modified double square frequency selective surface | |
| Seman et al. | Investigations on fractal square loop FSS at oblique incidence for GSM applications | |
| US11005150B2 (en) | Assembly for the propagation of waves in the frequency range between 1 GHz and 10 THz | |
| CN109983314A (zh) | 用以减少干扰与噪声的太赫兹-吉赫兹系统的壳体 | |
| KR101614716B1 (ko) | 근역장 노이즈를 흡수하기 위한 도체 주기구조를 가지는 전자파 흡수필름 및 흡수체 | |
| US9691509B1 (en) | Terahertz-gigahertz system housing capable of minimizing interference and noise | |
| Neto et al. | Frequency selective surface microwave absorber for WLAN applications | |
| Dawod et al. | Enhancing the capacity of MIMO systems via modified building using Frequency Selective wallpapers | |
| Da Silva et al. | Narrowband shielding against electromagnetic interference in LTE 4G systems using complementary frequency selective surfaces | |
| KR101556903B1 (ko) | 안테나 어셈블리 및 이를 구비한 탑재체 | |
| CN207426163U (zh) | 一种基于超材料的有源频率选择表面 | |
| Yu et al. | Multi-order resonators for acoustic multiband asymmetric absorption and reflection | |
| US9991578B2 (en) | Systems and methods for mode suppression in a cavity | |
| CN212209738U (zh) | 一种毫米波雷达 | |
| TWI634833B (zh) | 用以減少干擾與雜訊的太赫茲-吉赫茲系統的殼體 | |
| JP4390058B2 (ja) | 携帯型無線通信装置用通信空間 | |
| Nóbrega et al. | Experimental characterization of FSS for WLAN applications with low‐cost UWB elliptical microstrip monopole antennas | |
| Kartal et al. | A New Narrow Band Frequency Selective Surface Geometry Design at the Unlicensed 2.4‐GHz ISM Band | |
| Lee et al. | Scalable frequency selective surface with stable angles of incidence on a thin flexible substrate | |
| Thomas et al. | Analysis of Metamaterial Cloaks Using Circular Split Ring Resonator Structures. | |
| JP2006344825A (ja) | 消電波装置 | |
| WO2010050457A1 (ja) | 全方向性を有する誘電体レンズ装置を用いた電磁波の反射器を有するアンテナ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190705 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |