發(fā)布時間：2019-12-02 03:20

【摘要】：廣義的太赫茲是指0.1THz—10THz頻段的電磁波,它下接毫米波,上接遠(yuǎn)紅外頻段,主要應(yīng)用包括雷達(dá)、醫(yī)學(xué)成像、天文學(xué)、無損檢測、安全檢查等眾多領(lǐng)域,因此,開展太赫茲器件和系統(tǒng)的研究,具有重要的意義。作為一種廣泛應(yīng)用的微波無源器件,太赫茲濾波器的研究正在日益受到關(guān)注。本文的研究重點(diǎn)是以濾波器基本理論為基礎(chǔ),對太赫茲濾波電路進(jìn)行研究,力求通過簡潔的結(jié)構(gòu),完成準(zhǔn)確的理論設(shè)計(jì),并采用合適工藝完成濾波器實(shí)物的制作,首要目標(biāo)是研究適合太赫茲頻段的濾波器結(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上,提升濾波器的性能。主要研究內(nèi)容如下:1.了解微機(jī)械工藝,包括國內(nèi)外現(xiàn)有的SU-8厚膜工藝,硅基微機(jī)械加工(MEMS),LIGA,深離子反應(yīng)刻蝕(DRIE),微機(jī)械加工等,根據(jù)實(shí)際情況選取合適的加工工藝。2.設(shè)計(jì)了兩款中心頻率300GHz的直接耦合太赫茲波導(dǎo)濾波器。目前,國內(nèi)外對100GHz以上濾波器的研究并不太多,尤其是300GHz以上的頻段,因此本文所做的研究就顯得非常必要,同時具備一定的開創(chuàng)性。兩款濾波器均采用矩形波導(dǎo)結(jié)構(gòu),以切比雪夫?yàn)V波器為原型,基于耦合矩陣原理和耦合系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中一款濾波器為四腔梳狀結(jié)構(gòu),中心頻率300GHz,帶寬10GHz,通帶內(nèi)回波損耗大于20dB,插入損耗小于0.1dB,距中心頻率2倍帶寬處的抑制分別為49dB和35dB。另一款為三腔E面金屬膜片結(jié)構(gòu),中心頻率300GHz,帶寬10GHz,通帶內(nèi)回波損耗大于20dB,插入損耗小于0.1dB,距中心頻率2倍帶寬處的抑制分別為33dB和17dB。3.設(shè)計(jì)了兩款具有傳輸零點(diǎn)的交叉耦合分層結(jié)構(gòu)波導(dǎo)濾波器。由于太赫茲頻率很高,造成相應(yīng)器件尺寸非常小,濾波器的耦合結(jié)構(gòu)對尺寸極其敏感,導(dǎo)致交叉耦合的實(shí)現(xiàn)非常困難,本文所設(shè)計(jì)的這兩款濾波器在太赫茲頻段實(shí)現(xiàn)了交叉耦合,極大的改善了濾波器的帶外性能,具有極其重要的指導(dǎo)意義。兩款濾波器均采用CQ拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),以四階切比雪夫?yàn)V波器為原型,基于耦合矩陣原理和耦合系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中一款濾波器為四腔CQ矩形波導(dǎo)結(jié)構(gòu),主耦合采用H面偏移結(jié)構(gòu),交叉耦合通過1、4諧振腔之間的電耦合實(shí)現(xiàn),中心頻率300GHz,帶寬10GHz,通帶內(nèi)回波損耗大于20dB,插入損耗小于0.1dB,傳輸零點(diǎn)位于290GHz和311GHz,抑制度均大于60dB。另一款為四腔CQ圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu),主耦合通過在圓柱側(cè)壁開窗口實(shí)現(xiàn),交叉耦合通過1、4諧振腔之間的電耦合實(shí)現(xiàn),中心頻率100GHz,帶寬4GHz,通帶內(nèi)回波損耗大于20dB,插入損耗小于0.1dB,傳輸零點(diǎn)位于96GHz和107GHz處,抑制度分別為64dB和83dB。本文通過研究太赫茲濾波電路的理論和工藝,成功設(shè)計(jì)了100GHz和300GHz的交叉耦合分層結(jié)構(gòu)太赫茲濾波器和300GHz的直接耦合太赫茲濾波器,對太赫茲器件的發(fā)展具有一定的促進(jìn)作用。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN713
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本文編號：2568619