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基于频率选择表面的太赫兹滤波器的研究

发布时间:2018-01-13 05:19

  本文关键词:基于频率选择表面的太赫兹滤波器的研究 出处:《天津理工大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 滤波器 太赫兹 频率选择表面 谐振频率 可调谐


【摘要】:本文根据频率选择表面(FSS)的理论分析,依据FSS在太赫兹频段能够实现电磁波的选择透过特性,提出了两种新的滤波器结构。一种是基于半导体锑化铟材料的太赫兹温度可调谐带阻滤波器,另一种是基于结合两种不同谐振单元的双频带太赫兹带通滤波器。本文的主要研究内容包括:(1)提出一种工作在太赫兹频段,基于半导体锑化铟的FSS带阻滤波器。由于锑化铟材料介电常数能够随温度发生,所以该滤波器的谐振频率能够实现温度调节。同时,通过有限积分法和等效LMC电路模型分析了滤波器的几何参数对其谐振频率的影响,这两种方法得到的结果具有良好的一致性。在温度的取值范围是220K~350K时,滤波器的谐振频率能够从0.91THz动态调节到1.28THz,并且在这个温度范围内其阻带的透射系数得到了有效的抑制。该滤波器的透射系数在30o入射角范围内具有良好的稳定性,当入射波的角度产生改变时,它的谐振频率几乎没有发生偏移。本次研究的温度可调谐频率选择表面带阻滤波器将在太赫兹无线通信、传感等领域具有潜在的应用前景。(2)提出一种工作在太赫兹频段的FSS双通带带通滤波器。该滤波器是一种金属平面上二维周期性排列的“H”型与环形缝隙组合构成的阵列。结果分析表明,对于设计谐振频率分别是0.62THz和1.07THz的带通滤波器,其通带的3dB带宽分别达到了0.2THz和0.3THz,在这两个通带内可以实现良好的传输特性。通过结构的电场分布能够很明确的看出,低频谐振频率主要是由环形缝隙结构产生,高频谐振频率是由“H”型缝隙结构产生的。该滤波器可以通过调节结构参数实现对两个通带谐振频率的独立调节,并且在两个谐振频率处的插损均小于0.45dB。该低损耗机械可调谐双通带带通滤波器能够应用于太赫兹传感与通信系统。
[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.
【学位授予单位】:天津理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN713

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本文编号:1417637

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