220GHz太赫兹带通滤波器设计及加工

发布时间：2020-05-25 00:32

【摘要】：太赫兹波段处于毫米波与光波之间,所以具备它们的优点,还具有散射低、安全性高、透射比高、信道容量大和器件尺寸小等优点。因此,太赫兹波段是未来通信系统研究发展的重要方向。滤波器是通信系统中重要的组成部分,可以用于去除干扰信号和接收特定频段信号。太赫兹滤波器件未能快速发展是因为器件尺寸太小,导致加工工艺难度高。综合考虑器件加工难易度与滤波器性能,以具备结构简单、低插损和相对带宽大等特点的太赫兹带通滤波器作为研究对象,探讨了影响太赫兹带通滤波器特性的结构参数等因素,并设计和加工了220GHz太赫兹带通滤波器。首先介绍太赫兹波的特性及优点,其次,综述太赫兹滤波器种类及其国内外研究现状和发展前景。基于滤波器的基本理论知识,在可调谐太赫兹滤波器结构基础上,研究并改进已有的太赫兹滤波器微结构,提出了一种中心频率为225GHz,相对带宽为8.9%的太赫兹带通滤波器。研究了介质基体材质、介质基体厚度、齿轮单元材质、齿轮单元个数、齿轮单元高度、齿轮单元间距和齿轮单元环宽等参数对滤波器性能的影响,优化得到满足设计指标的滤波器结构参数。采用MEMS(Micro Electromechanical System)工艺对仿真优化的太赫兹带通滤波器进行工艺探索,并对获得的加工样品进行表面形貌表征和结构参数测试,最终根据测试误差进行工艺评价。
【图文】：

波谱,中位,波段,太赫兹波

第一章绪论第一章绪论太赫兹通信技术概述太赫兹波定义为频率在 100～10000GHz 波段范围内的高频电磁波，如图 1.。在电磁频谱上，红外和微波位于太赫兹波段两侧，且这两个波段的技术已常成熟，但是太赫兹波段技术研究还存在很大的空白区域。近些年来，太赫在半导体材料、高温超导材料的性质研究、断层成像技术、无标记的基因检细胞水平的成像、化学和生物的检查，以及宽带通信、微波定向等很多领域广泛的应用[1]。

滤波器图,向列液晶,可调谐,滤波器结构

滤波器是通过控制温光材料 KTaO3的外部温度来控制其介电常数特禁止频带中的通带。对光子晶体结构用加热装置和温度传感器的超轻热，温光材料温度的变化范围为 120～290K，以 5K 为温度变化单位的传输特性，其通带衰减约为-6dB,可调谐性最高为 20%[4-5]。05 年，，日本物理化学研究所研究了一种多层约瑟夫结可调谐太赫兹波器[6]。太赫兹频段的电磁波能够被多层约瑟夫结光子晶体散射，因控制晶体的透射和反射系数来达到控制电磁场散射效果的目的。故此晶体可以用来设计特定性能参数的可调谐滤波器。06 年,我国台湾科学家 Chao-Yuan Chen 等提出了基于向列液晶材料的立奥滤波器[7]。该滤波器的向列液晶的双折射特性能够被磁场控制，制二维金属光子晶体中太赫兹波的传输特性来实现可调谐立奥滤波器图 1.2 所示[7]，主要由线性偏振镜隔开的 a、b 两部分组成，每个部分定延迟（FR）装置和一个可调延迟（TR）装置组成。在常温状态下的工作中心频率可调范围是 388GHz～564GHz，带宽为 100GHz,其达到 94%。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN713.5

【参考文献】