高性能太赫茲濾波器研究.pdf

1、太赫茲波由于其特殊的頻段位置，具有很多毫米波和紅外線所不具備的性質(zhì)，從而使太赫茲技術(shù)在諸多方面具有十分重要的研究價值和廣闊的應(yīng)用前景，成為當(dāng)前國內(nèi)外許多科研機(jī)構(gòu)的研究重點(diǎn)。太赫茲濾波器控制著整個系統(tǒng)中的某處頻率響應(yīng)，在系統(tǒng)中具有關(guān)鍵作用。太赫茲濾波器工作性能的高低直接影響著整個電路系統(tǒng)的性能，因此，其高性能的研究受到更多的關(guān)注。
　　本論文基于目前的設(shè)計(jì)和加工水平，制作出高性能的太赫茲濾波器。首先，對太赫茲波的定義、特點(diǎn)及其應(yīng)用進(jìn)

2、行了概述，同時對太赫茲濾波器的歷史以及國內(nèi)外動態(tài)進(jìn)行了回顧，并對MEMS的工藝現(xiàn)狀進(jìn)行了簡單的介紹；其次，闡述了諧振腔的基本理論，在同一個頻段上探討了多種方案來實(shí)現(xiàn)高性能太赫茲波導(dǎo)濾波器，并結(jié)合目前國內(nèi)先進(jìn)的MEMS技術(shù)，成功制作出了高性能的太赫茲波導(dǎo)濾波器；最后，根據(jù)濾波器的基本理論以及雙層彎曲熱執(zhí)行器的工作原理，完成了雙層彎曲熱執(zhí)行器的設(shè)計(jì)和加工版圖以及基于雙層彎曲熱執(zhí)行器的 G波段內(nèi)中心頻率可調(diào)的波導(dǎo)濾波器的初值設(shè)定以及仿真優(yōu)化。

3、其主要研究工作和成果可以概括為：
　　第一，基于硅基深反應(yīng)離子刻蝕（DRIE）技術(shù)，成功設(shè)計(jì)并制作了頻率大于0.6THz的高性能太赫茲波導(dǎo)濾波器。采用圓形諧振腔代替?zhèn)鹘y(tǒng)矩形諧振腔的膜孔感性窗耦合式波導(dǎo)濾波器，克服了耦合膜片在高頻段過薄而實(shí)現(xiàn)困難的問題，基于此理論設(shè)計(jì)、加工并測試了兩款太赫茲濾波器。同時利用矩形諧振腔中的雙模理論，設(shè)計(jì)了一款性能更加優(yōu)越的雙模波導(dǎo)濾波器，并且也對該濾波器進(jìn)行了加工測試。測試結(jié)果表明本文制作的濾波器具有

4、插損小（小于3dB）以及帶外抑制好（大于20dB@10％中心頻率）等優(yōu)點(diǎn)。
　　第二，基于PolyMUMPs（三層多晶硅表面微加工工藝）工藝完成了雙層彎曲熱執(zhí)行器的仿真優(yōu)化和加工制備版圖，并且把該雙層彎曲熱執(zhí)行器裝配到 E面膜片波導(dǎo)濾波器中，通過三維全波電磁仿真軟件HFSS仿真分析，發(fā)現(xiàn)雙層彎曲熱執(zhí)行器高度的改變，可以改變 E面膜片波導(dǎo)濾波器的中心頻率，從而實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)濾波器的調(diào)頻功能。
　　本文成功研制出了具有高性能的太赫茲濾