【摘要】：太赫茲科學與技術作為當今交叉學科的前沿研究領域,受到了人們的廣泛關注,其發(fā)展具有十分重要的科學研究意義和潛在應用價值。作為太赫茲科學技術的重要研究方向之一,太赫茲天線在眾多的太赫茲無線系統(tǒng)中,有著極其重要的應用,其性能的優(yōu)劣對系統(tǒng)整體性能產(chǎn)生影響。如在太赫茲無線通信、雷達、成像等系統(tǒng)中,高增益且波束能掃描的天線可以顯著提升系統(tǒng)的整體性能,因此,設計高增益太赫茲波束掃描天線具有重要的研究意義。作為太赫茲系統(tǒng)中頻率選擇器件,濾波器可以濾除不需要的信號和噪聲,從而改善系統(tǒng)信噪比�；刹▽�(SubstrateIntegratedWaveguide,SIW)作為一種具有低損耗、高Q值、高功率容量以及易于與平面電路集成等優(yōu)點的導波結(jié)構(gòu),非常適合太赫茲平面易集成的高性能濾波器的設計。因此,本文將對高增益太赫茲波束掃描天線和平面易集成SIW太赫茲濾波器展開研究工作,具體如下:首先,論文對太赫茲科學技術做了簡單綜述,回顧了當前太赫茲天線和濾波器的研究背景和現(xiàn)狀,簡要介紹了波束掃描天線的類型。其次,利用雙拋物柱反射面結(jié)構(gòu)形式和機械掃描原理,設計了一款工作在WR-2.2頻段(325-500 GHz)的太赫茲高增益波束掃描天線。文中詳細介紹了該天線的工作原理以及設計過程,并且利用低成本的金屬銑削工藝對設計的天線進行了加工,隨后在太赫茲暗室對加工的天線的S參數(shù)、方向圖、增益進行了測試。測試結(jié)果表明該天線在整個WR-2.2頻段內(nèi)的反射系數(shù)優(yōu)于15 dB;天線的波束能夠?qū)崿F(xiàn)在-60°到+55°范圍內(nèi)掃描,且天線的實測增益均在33.17 dBi以上,最大增益達到了 38.05 dBi�？傮w而言,天線實測結(jié)果和仿真吻合較好。實驗結(jié)果表明采用低成本金屬銑削工藝設計的高增益太赫茲波束掃描天線的方案是可行的。最后,對基片集成波導技術進行了介紹,在此基礎上利用SIW技術設計了兩款不同拓撲結(jié)構(gòu)的中心頻率在400 GHz的SIW濾波器;對這兩款濾波器關鍵的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料屬性參數(shù)進行容差分析;并借助電磁仿真軟件HFSS對討論了表面粗糙度對濾波器性能的影響。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN820;TN713
【圖文】：

太赫茲（Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ，ＴＨｚ）指的是頻率范圍在Ｏ．ＭＯＴＨｚ邋（１ＴＨｚ＝１０１２Ｈｚ）內(nèi)的電磁逡逑波？６］，相應的波長為３邋ｍｍ－３０ｕｍ，其在電磁波頻譜中處于宏觀電子學到微觀光子學的逡逑過渡區(qū)，如圖１－１所示。逡逑頻率邋１０９邐１０１０邐１０ｎ邐１０１２邐１０１３邐１０１４邐１０１５邐１０１６邐／（Ｈｚ）逡逑Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐１邐？逡逑無線電波微波、毫米波邐太赫茲波邐紅外線可．！＊｜紫外線邐ｘ射線逡逑邐ｎ邐１邐１邐１邐邋邋Ｉ邐１邐Ｍ邐１邐邋』逡逑波長邋３０ｃｍ邋３ｃｍ邋３ｍｍ邋３００＾ｍ邋３０ｆｘｒａ邋３＾ｉｒａ邋３００ｎｍ邋３０ｎｍ邋Ｘ逡逑Ｍ邋ｉ邐丨丨丨■丨丨丨—？邐ＴＨｚ邋Ｇａｐ邐＜邐丨■■邐■■■邐■■■－逡逑電子學邐太赫茲間隙邐光子學逡逑圖１－１邋ＴＨｚ波在電磁波譜中的位置逡逑早期，由于缺乏有效的太赫茲波產(chǎn)生和檢測裝置以及加工工藝的限制，導致長期以逡逑來人們對太赫茲頻譜的開發(fā)和利用的進展比較緩慢，因此，相對于發(fā)展比較成熟的微波逡逑毫米波技術和光波技術，太赫茲波頻段則形成了一個相對滯后的“太赫茲間隙（ＴＨｚ逡逑ｇａｐ）”。為了滿足科技的快速發(fā)展的需求，科研人員逐漸將目光聚焦到頻譜資源豐富且逡逑尚未完全開發(fā)的太赫茲頻段。大量的科研工作者在太赫茲

本文編號：2719964