【摘要】：太赫茲科學(xué)與技術(shù)作為當(dāng)今交叉學(xué)科的前沿研究領(lǐng)域,受到了人們的廣泛關(guān)注,其發(fā)展具有十分重要的科學(xué)研究意義和潛在應(yīng)用價(jià)值。作為太赫茲科學(xué)技術(shù)的重要研究方向之一,太赫茲天線在眾多的太赫茲無線系統(tǒng)中,有著極其重要的應(yīng)用,其性能的優(yōu)劣對系統(tǒng)整體性能產(chǎn)生影響。如在太赫茲無線通信、雷達(dá)、成像等系統(tǒng)中,高增益且波束能掃描的天線可以顯著提升系統(tǒng)的整體性能,因此,設(shè)計(jì)高增益太赫茲波束掃描天線具有重要的研究意義。作為太赫茲系統(tǒng)中頻率選擇器件,濾波器可以濾除不需要的信號和噪聲,從而改善系統(tǒng)信噪比�；刹▽�(dǎo)(SubstrateIntegratedWaveguide,SIW)作為一種具有低損耗、高Q值、高功率容量以及易于與平面電路集成等優(yōu)點(diǎn)的導(dǎo)波結(jié)構(gòu),非常適合太赫茲平面易集成的高性能濾波器的設(shè)計(jì)。因此,本文將對高增益太赫茲波束掃描天線和平面易集成SIW太赫茲濾波器展開研究工作,具體如下:首先,論文對太赫茲科學(xué)技術(shù)做了簡單綜述,回顧了當(dāng)前太赫茲天線和濾波器的研究背景和現(xiàn)狀,簡要介紹了波束掃描天線的類型。其次,利用雙拋物柱反射面結(jié)構(gòu)形式和機(jī)械掃描原理,設(shè)計(jì)了一款工作在WR-2.2頻段(325-500 GHz)的太赫茲高增益波束掃描天線。文中詳細(xì)介紹了該天線的工作原理以及設(shè)計(jì)過程,并且利用低成本的金屬銑削工藝對設(shè)計(jì)的天線進(jìn)行了加工,隨后在太赫茲暗室對加工的天線的S參數(shù)、方向圖、增益進(jìn)行了測試。測試結(jié)果表明該天線在整個(gè)WR-2.2頻段內(nèi)的反射系數(shù)優(yōu)于15 dB;天線的波束能夠?qū)崿F(xiàn)在-60°到+55°范圍內(nèi)掃描,且天線的實(shí)測增益均在33.17 dBi以上,最大增益達(dá)到了 38.05 dBi。總體而言,天線實(shí)測結(jié)果和仿真吻合較好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用低成本金屬銑削工藝設(shè)計(jì)的高增益太赫茲波束掃描天線的方案是可行的。最后,對基片集成波導(dǎo)技術(shù)進(jìn)行了介紹,在此基礎(chǔ)上利用SIW技術(shù)設(shè)計(jì)了兩款不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的中心頻率在400 GHz的SIW濾波器;對這兩款濾波器關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料屬性參數(shù)進(jìn)行容差分析;并借助電磁仿真軟件HFSS對討論了表面粗糙度對濾波器性能的影響。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN820;TN713
【圖文】：

太赫茲（Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ，ＴＨｚ）指的是頻率范圍在Ｏ．ＭＯＴＨｚ邋（１ＴＨｚ＝１０１２Ｈｚ）內(nèi)的電磁逡逑波？６］，相應(yīng)的波長為３邋ｍｍ－３０ｕｍ，其在電磁波頻譜中處于宏觀電子學(xué)到微觀光子學(xué)的逡逑過渡區(qū)，如圖１－１所示。逡逑頻率邋１０９邐１０１０邐１０ｎ邐１０１２邐１０１３邐１０１４邐１０１５邐１０１６邐／（Ｈｚ）逡逑Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐１邐？逡逑無線電波微波、毫米波邐太赫茲波邐紅外線可．�。贤饩�邐ｘ射線逡逑邐ｎ邐１邐１邐１邐邋邋Ｉ邐１邐Ｍ邐１邐邋』逡逑波長邋３０ｃｍ邋３ｃｍ邋３ｍｍ邋３００＾ｍ邋３０ｆｘｒａ邋３＾ｉｒａ邋３００ｎｍ邋３０ｎｍ邋Ｘ逡逑Ｍ邋ｉ邐丨丨丨■丨丨丨—？邐ＴＨｚ邋Ｇａｐ邐＜邐丨■■邐■■■邐■■■－逡逑電子學(xué)邐太赫茲間隙邐光子學(xué)逡逑圖１－１邋ＴＨｚ波在電磁波譜中的位置逡逑早期，由于缺乏有效的太赫茲波產(chǎn)生和檢測裝置以及加工工藝的限制，導(dǎo)致長期以逡逑來人們對太赫茲頻譜的開發(fā)和利用的進(jìn)展比較緩慢，因此，相對于發(fā)展比較成熟的微波逡逑毫米波技術(shù)和光波技術(shù)，太赫茲波頻段則形成了一個(gè)相對滯后的“太赫茲間隙（ＴＨｚ逡逑ｇａｐ）”。為了滿足科技的快速發(fā)展的需求，科研人員逐漸將目光聚焦到頻譜資源豐富且逡逑尚未完全開發(fā)的太赫茲頻段。大量的科研工作者在太赫茲

本文編號：2719964