太赫兹体硅MEMS多层波纹喇叭天线

发布时间：2017-03-20 02:11

  本文关键词：太赫兹体硅MEMS多层波纹喇叭天线，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：太赫兹技术是目前世界各国研究的重中之重,而太赫兹传输线和太赫兹天线性能的探索对太赫兹技术的应用具有重要的现实意义,如何设计并实现高集成度的太赫兹天线是太赫兹系统发展的必然方向。微机电系统(MEMS)技术因其高精度、高一致性、低成本等特点可以用来制备太赫兹天线和功能器件。在上述背景下,本文基于MEMS技术研究了太赫兹频段多层波纹喇叭天线,并进行了制备和测试。给出了太赫兹多层体硅波纹喇叭天线,具有高增益、低副瓣、方向图对称特性,解决了太赫兹天线增益低的问题。采用了多层工艺与MEMS工艺结合的方法,给出了多层MEMS工艺实施方案,设计并制备了工作于500GHz的多层体硅圆口面波纹喇叭天线、多层体硅角锥波纹喇叭天线和多层体硅对角波纹喇叭天线。仿真结果与测试结果吻合良好,测试结果表明,在470-530GHz频段,天线具有高增益、低副瓣、方向图对称等良好特性,并且天线端口匹配特性良好。在类似研究中,处于国内领先水平。对多层体硅MEMS工艺太赫兹天线技术进行分析。介绍波纹喇叭天线理论,对波纹喇叭的分类和场分布做出了详细分析。介绍MEMS加工技术(包括体微加工、表面微加工、键合技术等),矩形波导的MEMS工艺实现流程,包括ICP刻蚀技术、内部腔体金属化和金金键合技术。结合THz功能器件的需求,给出了多层体硅MEMS工艺及实现方法,最后给出了多层体硅工艺的实现流程。基于多层体硅MEMS工艺和波纹喇叭天线理论,对太赫兹波纹喇叭进行设计。针对MEMS工艺的特点,从功能材料的角度出发,基于有限元法(FEM),在太赫兹频段,设计了圆口面波纹喇叭天线,角锥喇叭天线和对角喇叭天线。对多层太赫兹波纹喇叭进行了工艺制备,设计天线测试工装,对天线进行装配。对天线的方向图和驻波进行了测试,在中心频率500GHz,天线增益均大于20dBi,E面和H面3-dB波束宽度差小于2°,E面和H面的副瓣电平均小于-13dB,圆口面波纹喇叭天线的副瓣电平更是低于-20dB。测试结果和仿真结果吻合度高,验证了实验方案和仿真设计方法的可行性。
【关键词】：太赫兹 MEMS 多层 波纹 喇叭天线
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN823
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 研究背景和意义9-15
• 1.1.1 太赫兹波特点9-10
• 1.1.2 太赫兹波应用10-14
• 1.1.3 太赫兹发展历史14-15
• 1.2 太赫兹天线技术15-20
• 1.2.1 机械天线15-16
• 1.2.2 平面集成天线16-18
• 1.2.3 新材料天线18-20
• 1.3 主要内容与章节安排20-22
• 第2章 太赫兹体硅MEMS多层天线技术22-36
• 2.1 波纹喇叭天线22-32
• 2.1.1 波纹喇叭天线分类22-26
• 2.1.2 波纹喇叭天线理论分析26-32
• 2.2 多层体硅MEMS工艺32-35
• 2.2.1 MEMS工艺32-34
• 2.2.2 多层工艺34
• 2.2.3 多层体硅MEMS工艺制备流程34-35
• 2.3 本章小结35-36
• 第3章 太赫兹多层体硅波纹喇叭天线设计36-53
• 3.1 0.5THz多层体硅圆口面波纹喇叭天线设计36-46
• 3.1.1 0.5THz多层体硅圆口面波纹喇叭天线设计36-39
• 3.1.2 0.5THz多层体硅圆口面波纹喇叭天线结构优化分析39-44
• 3.1.3 0.5THz多层体硅圆口面波纹喇叭天线误差分析44-46
• 3.2 0.5THz多层体硅角锥波纹喇叭天线设计46-49
• 3.3 0.5THz多层体硅对角波纹喇叭天线设计49-51
• 3.4 本章小结51-53
• 第4章 太赫兹多层体硅波纹喇叭天线测试53-65
• 4.1 天线工艺制备53-54
• 4.2 天线测试工装设计54-57
• 4.3 天线驻波测试57-59
• 4.3.1 天线驻波测试系统与方法57-58
• 4.3.2 天线驻波测试结果与分析58-59
• 4.4 天线方向图测试59-64
• 4.4.1 天线方向图测试条件分析59-60
• 4.4.2 天线方向图测试系统与方法60-62
• 4.4.3 天线方向图测试结果与分析62-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第5章 总结与展望65-67
• 5.1 全文工作总结65
• 5.2 创新点65-66
• 5.3 后续工作展望66-67
• 参考文献67-70
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单70-71
• 致谢71

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 应世杰;;波纹喇叭的主要结构及其加工技术[J];电子工艺技术;1987年09期

2 张恒;;波纹喇叭结构设计[J];电子机械工程;1987年01期

3 李明;;变态波纹喇叭[J];航天电子对抗;1988年04期

4 章日荣;杨可忠;王汉礼;;波纹喇叭内电磁场的模式分布及其正交性问题[J];无线电工程;1988年02期

5 杜彪,章日荣,王汉礼,杜树祥;N槽结构波纹喇叭的理论分析[J];电子科学学刊;1989年02期

6 孙梅;矩形全波纹喇叭结构设计综述[J];电子机械工程;2001年05期

7 许德森,张文静,秦顺友;小口径大张角波纹喇叭的优良设计[J];无线电通信技术;2003年04期

8 银秋华;周志华;杜彪;;纵槽波纹喇叭的模式算法[J];无线电工程;2006年01期

9 邓智勇;;波纹喇叭差模耦合点的分析[J];无线电工程;2010年10期

10 纪爱丽;平轶君;;一种宽频带圆锥波纹喇叭设计[J];微波学报;2012年S2期

中国重要会议论文全文数据库 前9条

1 邓小丹;窦文斌;;圆波纹喇叭天线与成像透镜焦面场耦合效率的一个分析[A];开创新世纪的通信技术——第七届全国青年通信学术会议论文集[C];2001年

2 王纪云;程晓军;段正强;张振营;;恒波束波纹喇叭工艺研究[A];四川省电子学会生产技术专委会先进制造技术成果交流会论文集[C];2005年

3 齐拴虎;;用于双反射面的宽带圆锥波纹喇叭馈源的设计[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年

4 王纪云;杨国财;张振营;王如松;;双槽深波纹圆锥喇叭的工艺研究[A];中国电子学会生产技术学分会机械加工专业委员会第六届学术年会论文集[C];1995年

5 张立军;;宽频带紧缩喇叭的设计[A];2009年全国天线年会论文集（下）[C];2009年

6 闫敦豹;万志坤;袁乃昌;;一种高性能馈源的设计[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年

7 谢颖然;黄朝晖;;馈源喇叭的制造工艺[A];机械 材料 特种加工技术交流会论文集[C];2002年

8 陈敏;何山红;车文荃;;结合基片集成波导和波纹喇叭的混合式单脉冲馈源[A];2011年全国微波毫米波会议论文集（上册）[C];2011年

9 吴春柏;翟宏;徐德忠;;C波段圆锥波纹喇叭天线[A];2009年全国天线年会论文集（下）[C];2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 江一帆;太赫兹体硅MEMS多层波纹喇叭天线[D];北京理工大学;2016年

2 邓智勇;波纹喇叭差模耦合技术的研究[D];西安电子科技大学;2011年

3 庞云;周期渐变波纹喇叭天线与功率放大器的研制[D];电子科技大学;2013年

4 郭峥;Ku波段圆锥波纹喇叭馈源的设计[D];电子科技大学;2007年

  本文关键词：太赫兹体硅MEMS多层波纹喇叭天线，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：256981