本文關(guān)鍵詞：基于頻率選擇表面的太赫茲濾波器的研究　出處：《天津理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：本文根據(jù)頻率選擇表面(FSS)的理論分析,依據(jù)FSS在太赫茲頻段能夠?qū)崿F(xiàn)電磁波的選擇透過特性,提出了兩種新的濾波器結(jié)構(gòu)。一種是基于半導(dǎo)體銻化銦材料的太赫茲溫度可調(diào)諧帶阻濾波器,另一種是基于結(jié)合兩種不同諧振單元的雙頻帶太赫茲帶通濾波器。本文的主要研究內(nèi)容包括:(1)提出一種工作在太赫茲頻段,基于半導(dǎo)體銻化銦的FSS帶阻濾波器。由于銻化銦材料介電常數(shù)能夠隨溫度發(fā)生,所以該濾波器的諧振頻率能夠?qū)崿F(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。同時(shí),通過有限積分法和等效LMC電路模型分析了濾波器的幾何參數(shù)對(duì)其諧振頻率的影響,這兩種方法得到的結(jié)果具有良好的一致性。在溫度的取值范圍是220K~350K時(shí),濾波器的諧振頻率能夠從0.91THz動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)到1.28THz,并且在這個(gè)溫度范圍內(nèi)其阻帶的透射系數(shù)得到了有效的抑制。該濾波器的透射系數(shù)在30o入射角范圍內(nèi)具有良好的穩(wěn)定性,當(dāng)入射波的角度產(chǎn)生改變時(shí),它的諧振頻率幾乎沒有發(fā)生偏移。本次研究的溫度可調(diào)諧頻率選擇表面帶阻濾波器將在太赫茲無線通信、傳感等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。(2)提出一種工作在太赫茲頻段的FSS雙通帶帶通濾波器。該濾波器是一種金屬平面上二維周期性排列的“H”型與環(huán)形縫隙組合構(gòu)成的陣列。結(jié)果分析表明,對(duì)于設(shè)計(jì)諧振頻率分別是0.62THz和1.07THz的帶通濾波器,其通帶的3dB帶寬分別達(dá)到了0.2THz和0.3THz,在這兩個(gè)通帶內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)良好的傳輸特性。通過結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)分布能夠很明確的看出,低頻諧振頻率主要是由環(huán)形縫隙結(jié)構(gòu)產(chǎn)生,高頻諧振頻率是由“H”型縫隙結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的。該濾波器可以通過調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)通帶諧振頻率的獨(dú)立調(diào)節(jié),并且在兩個(gè)諧振頻率處的插損均小于0.45dB。該低損耗機(jī)械可調(diào)諧雙通帶帶通濾波器能夠應(yīng)用于太赫茲傳感與通信系統(tǒng)。
[Abstract]:Based on the theoretical analysis of frequency selective surface (FSS), the selective transmission characteristics of electromagnetic wave can be realized by FSS in terahertz band. Two new filter structures are proposed. One is a terahertz temperature tunable band-stop filter based on semiconductor indium antimonide. The other is a dual-band terahertz bandpass filter based on two different resonant elements. FSS band-stop filter based on semiconductor indium antimonide. Because the dielectric constant of indium antimonide material can occur with temperature, the resonant frequency of the filter can be adjusted by temperature. The influence of the geometric parameters of the filter on the resonant frequency is analyzed by the finite integration method and the equivalent LMC circuit model. The results obtained by the two methods are in good agreement. When the temperature ranges from 220 K to 350 K, the resonant frequency of the filter can be dynamically adjusted from 0.91 THz to 1.28 THz. The transmission coefficient of the filter has good stability in the range of 30 o incident angle, and when the angle of incident wave changes, the transmission coefficient of the filter is suppressed effectively in this temperature range. The resonant frequency of this study has almost no deviation. The temperature tunable frequency selective surface band-stop filter will be used in terahertz wireless communication. Sensing and other fields have potential application prospects. A FSS double-pass band-pass filter operating in terahertz band is proposed. The filter is an array composed of "H" type and annular slot arranged periodically on a metal plane. For band-pass filters with resonant frequencies of 0.62THz and 1.07THz, the passband bandwidth reaches 0.2THz and 0.3THz, respectively. Through the electric field distribution of the structure, it can be clearly seen that the low frequency resonance frequency is mainly produced by the annular slot structure. The high frequency resonant frequency is generated by the "H" type slot structure. The filter can adjust the resonant frequency of two passband independently by adjusting the structure parameters. The insertion loss at both resonant frequencies is less than 0.45 dB. The low loss mechanical tunable double-pass band-pass filter can be applied to terahertz sensing and communication systems.
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN713

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本文編號(hào)：1417637