高性能太赫茲無(wú)源器件研究.pdf

1、太赫茲波因其特殊的頻段位置，具有與其它頻段的電磁波不同的性質(zhì)，這使得太赫茲技術(shù)在諸多方面具有重大的科學(xué)意義和廣泛的應(yīng)用前景，成為當(dāng)前學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)。太赫茲無(wú)源器件作為太赫茲系統(tǒng)中重要組成部分，其高性能的設(shè)計(jì)和最佳的實(shí)現(xiàn)方式具有非常積極和重要的意義。
　　本文圍繞太赫茲頻段波導(dǎo)濾波器、定向耦合器展開研究?；诰哂袑?shí)用前景的微細(xì)加工技術(shù)與超精密機(jī)械加工技術(shù)，通過考察現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)以展開對(duì)高性能無(wú)源器件研究?；跒V波器和定向耦合器的

2、設(shè)計(jì)理論，通過精確設(shè)計(jì)，結(jié)合超精密機(jī)械加工技術(shù)和微細(xì)加工技術(shù)中的深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)加工工藝完成了高性能的器件制作。其主要研究工作和成果可以概括為：
　　1、太赫茲波導(dǎo)濾波器研究
　?。?）在太赫茲低頻段，基于超精密機(jī)械加工技術(shù)，采用多種耦合形式設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越的220 GHz以及340 GHz兩種波導(dǎo)濾波器。加工成品為集濾波結(jié)構(gòu)和法蘭盤結(jié)構(gòu)于一體的H面偏移感性窗耦合結(jié)構(gòu)220 GHz波導(dǎo)濾波器和E面膜孔感性窗

3、耦合結(jié)構(gòu)340 GHz波導(dǎo)濾波器。采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試成品元件 S參數(shù)，測(cè)試結(jié)果表明波導(dǎo)濾波器插入損耗均小于1dB，回波損耗優(yōu)于17dB，測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果完全吻合，設(shè)計(jì)出性能優(yōu)越的波導(dǎo)濾波器。
　　（2）在太赫茲較高頻段，基于 DRIE加工工藝，采用多種耦合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出0.95THz波導(dǎo)濾波器，為國(guó)內(nèi)外首次將頻段提高到近1THz的波導(dǎo)無(wú)源器件的研究與探索。目前0.95THz波導(dǎo)濾波器已經(jīng)研制成功，濾波結(jié)構(gòu)封裝于硅質(zhì)長(zhǎng)方體

4、單元中，并設(shè)計(jì)出與之配套的夾具協(xié)助測(cè)試，測(cè)試結(jié)果良好，與仿真結(jié)果基本吻合。
　　2、太赫茲波導(dǎo)10dB定向耦合器的研制工作
　　基于DRIE加工工藝，加工制備了E面340GHz矩形波導(dǎo)10dB定向耦合器，采用階梯型五分支線電橋耦合形式和田字型電橋耦合形式兩套方案。耦合結(jié)構(gòu)封裝于硅質(zhì)長(zhǎng)方體單元中，并設(shè)計(jì)配套夾具進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)基本吻合。
　　本文成功研制了高性能太赫茲無(wú)源器件，對(duì)太赫茲系統(tǒng)的研究發(fā)展具有重大的實(shí)用