380GHz矩形波导定向耦合器研究
发布时间：2021-11-08 13:18
太赫兹波在电磁波谱中处于微波和红外波段之间,具有高分辨率、高穿透性和低能量等众多独特优势,这使得太赫兹技术在各个领域都具有重大的应用价值。定向耦合器作为实现功率定向合成与分配的核心无源部件,在现代电子系统中占据着重要地位,实现其性能优良化、体积微型化已经成为微波射频领域的研究热点。相比于平面传输结构,矩形波导具有低损耗和高传输性能,且易于与测试系统连接的优势。本文为实现耦合器的宽频带和良好方向性,设计分析了两款中心频率为380GHz的波导定向耦合器。主要工作如下:1.通过对太赫兹定向耦合器国内外发展现状进行研究总结,结合矩形波导场理论和耦合器基本设计理论,设计了两款中心频率为380GHz的新型矩形波导耦合器,一款为分支线耦合的田字形耦合器,一款为小孔耦合的星形耦合器。研究分析了耦合器的结构参数对其性能的影响,最终得到了两款耦合器的最优尺寸。重点研究了结构较为简单且易于加工的3dB田字形分支波导定向耦合器,仿真结果表明该耦合器在70GHz的工作频段内方向性优于20dB,平均插入损耗小于0.1dB,实现了工作频带宽、方向性良好、耦合度强和损耗低的良好性能。星形多孔耦合器工作频段可达160G...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 耦合器国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文的研究内容及章节安排
2 波导定向耦合器的基础理论
2.1 定向耦合器的技术指标
2.2 定向耦合器网络分析
2.3 波导场理论
2.3.1 波导场分布
2.3.2 壁电流分布
2.4 定向耦合器耦合理论
2.4.1 奇偶模分析理论
2.4.2 小孔耦合理论
2.4.3 相位叠加原理
2.5 本章小结
3 波导定向耦合器的设计
3.1 田字形分支线波导定向耦合器的设计
3.1.1 田字形波导耦合器的建模仿真结果
3.1.2 参数变化对田字形分支线耦合器性能的影响
3.1.3 田字形波导定向耦合器的拓扑结构
3.2 星形多孔波导定向耦合器的设计
3.2.1 星形多孔耦合器的设计与仿真
3.2.2 参数变化对星形多孔耦合器性能的影响
3.3 本章小结
4 分支线波导定向耦合器的加工
4.1 微细加工技术
4.2 基于体硅MEMS工艺的分支线定向耦合器制备
4.2.1 重点工艺介绍
4.2.2 掩膜版设计
4.2.3 工艺流程制定
4.3 基于UV-LIGA技术的分支线定向耦合器制备
4.3.1 UV-LIGA工艺简述
4.3.2 工艺流程制定
4.4 本章小结
5 波导定向耦合器的测试及误差分析
5.1 测试平台搭建
5.2 测试结果及误差分析
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向5G应用场景的毫米波传输衰减分析[J]. 马蓁,高泽华,刘健哲,高峰,张楠. 移动通信. 2015(23)
[2]太赫兹科学技术的综述[J]. 梁培龙,戴景民. 自动化技术与应用. 2015(06)
[3]太赫兹技术在医学检测和诊断中的应用研究[J]. 齐娜,张卓勇,相玉红. 光谱学与光谱分析. 2013(08)
[4]太赫兹波谱与成像[J]. 张存林,牧凯军. 激光与光电子学进展. 2010(02)
[5]圆波导-矩形波导小孔耦合定向耦合器设计[J]. 曹乃胜,罗勇,王建勋. 强激光与粒子束. 2008(04)
[6]太赫兹技术在安全领域中的应用[J]. 韩元,周燕,阿布来提,赵国忠,张存林. 现代科学仪器. 2006(02)
[7]太赫兹科学技术的新发展[J]. 刘盛纲. 中国基础科学. 2006(01)
[8]小孔的偶极子模型[J]. 褚庆昕,梁昌洪. 西安电子科技大学学报. 1996(01)
硕士论文
[1]多层耦合器的研究与设计[D]. 张静.南京邮电大学 2016
[2]硅基MEMS微波带通滤波器的设计及制备[D]. 翟琼华.中北大学 2016
[3]基于S波段新型宽带高功率波导定向耦合器的研究与设计[D]. 马重阳.北京交通大学 2016
[4]高性能太赫兹无源器件研究[D]. 周扬帆.电子科技大学 2015
[5]太赫兹功分/合成器研究[D]. 黄昆.电子科技大学 2014
[6]波导定向耦合器的设计研究[D]. 宋大伟.电子科技大学 2013
[7]基于等离子活化硅硅键合的微模具制备工艺研究[D]. 卓锐.华中科技大学 2012
[8]双脊波导宽带耦合器的设计[D]. 赵武品.安徽大学 2010
[9]脊波导定向耦合器的设计与研究[D]. 蒋平英.电子科技大学 2007
本文编号：3483776
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 耦合器国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文的研究内容及章节安排
2 波导定向耦合器的基础理论
2.1 定向耦合器的技术指标
2.2 定向耦合器网络分析
2.3 波导场理论
2.3.1 波导场分布
2.3.2 壁电流分布
2.4 定向耦合器耦合理论
2.4.1 奇偶模分析理论
2.4.2 小孔耦合理论
2.4.3 相位叠加原理
2.5 本章小结
3 波导定向耦合器的设计
3.1 田字形分支线波导定向耦合器的设计
3.1.1 田字形波导耦合器的建模仿真结果
3.1.2 参数变化对田字形分支线耦合器性能的影响
3.1.3 田字形波导定向耦合器的拓扑结构
3.2 星形多孔波导定向耦合器的设计
3.2.1 星形多孔耦合器的设计与仿真
3.2.2 参数变化对星形多孔耦合器性能的影响
3.3 本章小结
4 分支线波导定向耦合器的加工
4.1 微细加工技术
4.2 基于体硅MEMS工艺的分支线定向耦合器制备
4.2.1 重点工艺介绍
4.2.2 掩膜版设计
4.2.3 工艺流程制定
4.3 基于UV-LIGA技术的分支线定向耦合器制备
4.3.1 UV-LIGA工艺简述
4.3.2 工艺流程制定
4.4 本章小结
5 波导定向耦合器的测试及误差分析
5.1 测试平台搭建
5.2 测试结果及误差分析
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向5G应用场景的毫米波传输衰减分析[J]. 马蓁,高泽华,刘健哲,高峰,张楠. 移动通信. 2015(23)
[2]太赫兹科学技术的综述[J]. 梁培龙,戴景民. 自动化技术与应用. 2015(06)
[3]太赫兹技术在医学检测和诊断中的应用研究[J]. 齐娜,张卓勇,相玉红. 光谱学与光谱分析. 2013(08)
[4]太赫兹波谱与成像[J]. 张存林,牧凯军. 激光与光电子学进展. 2010(02)
[5]圆波导-矩形波导小孔耦合定向耦合器设计[J]. 曹乃胜,罗勇,王建勋. 强激光与粒子束. 2008(04)
[6]太赫兹技术在安全领域中的应用[J]. 韩元,周燕,阿布来提,赵国忠,张存林. 现代科学仪器. 2006(02)
[7]太赫兹科学技术的新发展[J]. 刘盛纲. 中国基础科学. 2006(01)
[8]小孔的偶极子模型[J]. 褚庆昕,梁昌洪. 西安电子科技大学学报. 1996(01)
硕士论文
[1]多层耦合器的研究与设计[D]. 张静.南京邮电大学 2016
[2]硅基MEMS微波带通滤波器的设计及制备[D]. 翟琼华.中北大学 2016
[3]基于S波段新型宽带高功率波导定向耦合器的研究与设计[D]. 马重阳.北京交通大学 2016
[4]高性能太赫兹无源器件研究[D]. 周扬帆.电子科技大学 2015
[5]太赫兹功分/合成器研究[D]. 黄昆.电子科技大学 2014
[6]波导定向耦合器的设计研究[D]. 宋大伟.电子科技大学 2013
[7]基于等离子活化硅硅键合的微模具制备工艺研究[D]. 卓锐.华中科技大学 2012
[8]双脊波导宽带耦合器的设计[D]. 赵武品.安徽大学 2010
[9]脊波导定向耦合器的设计与研究[D]. 蒋平英.电子科技大学 2007
本文编号：3483776
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