[發(fā)明專利]太赫茲波導(dǎo)腔體濾波器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310066735.X
• 申請(qǐng)日: 2013-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN103117438A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡江;張勇;謝善誼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01P1/208
• 分類號(hào): H01P1/208;H01P11/00
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太赫茲無(wú)源器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于325~500GHz頻段的基于體硅刻蝕工藝的WR2.2（橫截面積為0.56mm×0.28mm）矩形波導(dǎo)腔體帶通濾波器。

背景技術(shù)

太赫茲頻率一般指300GHz～3000GHz范圍內(nèi)的電磁頻段，它位于微波頻段（300MHz～300GHz）與紅外頻段之間，限于技術(shù)水平，過(guò)去一直沒(méi)有得到利用，成為一段太赫茲空白（Terahertz?Gap）。由于電磁頻譜的日益擁擠，300GHz以下的頻譜資源開發(fā)殆盡，這一段“空白”亟需加以利用。近年來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)適用于太赫茲頻段的器件以及系統(tǒng)的研究得以進(jìn)行，其中作為太赫茲系統(tǒng)的重要組成部件—太赫茲濾波器已成為目前研究的熱點(diǎn)。但在太赫茲頻率區(qū)間的不同頻段，電磁波的傳輸有不同的特性，因此，研究開發(fā)適用于特定頻段的太赫茲頻段的波導(dǎo)濾波器存在很大困難。為了拓展頻譜資源的利用范圍，改變電磁頻譜日益擁擠的現(xiàn)狀，研究開發(fā)可適用于太赫茲頻率特定頻段的波導(dǎo)濾波器，是所屬領(lǐng)域的科技工作者共同面臨的課題。

濾波器是一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，它通過(guò)在濾波器通帶頻率內(nèi)提供信號(hào)傳輸并在阻帶內(nèi)提供衰減的特性，用以選擇系統(tǒng)中某處的頻率響應(yīng)。典型的頻率響應(yīng)包括低通、高通、帶通和帶阻特性。濾波器實(shí)際上已廣泛應(yīng)用于各種類型的通信、雷達(dá)測(cè)試或測(cè)量系統(tǒng)中。濾波器的實(shí)現(xiàn)形式主要分為平面電路（微帶線、共面波導(dǎo)等）和金屬腔體電路（矩形波導(dǎo)），實(shí)現(xiàn)原理是將一個(gè)或多個(gè)諧振單元通過(guò)耦合的形式連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)一定的頻率響應(yīng)。其頻率響應(yīng)直接由諧振單元的特性、單元之間耦合的強(qiáng)弱以及整體結(jié)構(gòu)拓?fù)錄Q定：諧振單元特性主要包括其具體形狀和Q值；耦合的形式則可以根據(jù)耦合面上的場(chǎng)分布分為磁耦合、電耦合以及混合形式的耦合，又可以根據(jù)耦合面處等效電路的性質(zhì)分為容性耦合、感性耦合等；而整體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋭t決定濾波器的階數(shù)、零極點(diǎn)位置。目前太赫茲頻段，傳統(tǒng)的平面電路濾波器由于其介質(zhì)損耗過(guò)高而無(wú)法使用；純金屬波導(dǎo)電路又由于其結(jié)構(gòu)細(xì)微，傳統(tǒng)金屬加工工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)；其它光子晶體結(jié)構(gòu)濾波器又欠缺通用性，所以還缺乏性能成熟的、具有通用性的濾波器形式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有濾波器在太赫茲頻段上的不足，提供一種可應(yīng)用于325～500GHz頻段的太赫茲波導(dǎo)腔體濾波器，力求改變目前太赫茲頻段缺乏通用濾波器的現(xiàn)狀。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：太赫茲波導(dǎo)腔體濾波器，由位于上部的上腔體和位于下部的下腔體層疊構(gòu)成，所述上腔體封蓋在下腔體上并在兩者結(jié)合處具有鏤空結(jié)構(gòu)形成的波導(dǎo)腔，所述波導(dǎo)腔位于下腔體內(nèi)；其特征在于，所述波導(dǎo)腔包括呈長(zhǎng)方體的波導(dǎo)輸入段和波導(dǎo)輸出段，位于波導(dǎo)輸入段和波導(dǎo)輸出段之間并且也呈長(zhǎng)方體的第一諧振腔、第二諧振腔和第三諧振腔，所述波導(dǎo)輸入段與第一諧振腔之間通過(guò)第一感性耦合窗串聯(lián)，所述第一諧振腔與第二諧振腔通過(guò)第三感性耦合窗串聯(lián)，所述第二諧振腔與波導(dǎo)輸出段通過(guò)第二感性耦合窗串聯(lián)，所述波導(dǎo)輸入段與第三諧振腔之間通過(guò)第四感性耦合窗串聯(lián)，所述第三諧振腔與波導(dǎo)輸出段之間通過(guò)第五感性耦合窗串聯(lián)；所述波導(dǎo)輸入段、第一感性耦合窗、第一諧振腔、第三感性耦合窗、第二諧振腔、第二感性耦合窗和波導(dǎo)輸出段依次串聯(lián)構(gòu)成耦合路徑一作為主信號(hào)通路；所述波導(dǎo)輸入段、第四感性耦合窗、第三諧振腔、第五感性耦合窗和波導(dǎo)輸出段依次串聯(lián)構(gòu)成耦合路徑二，用于在通帶低端形成一個(gè)傳輸零點(diǎn)；所述第一諧振腔、第二諧振腔和第三諧振腔的中間部位具有用以間隔三個(gè)諧振腔、波導(dǎo)輸入段和波導(dǎo)輸出段的凸臺(tái)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的波導(dǎo)腔體濾波器通帶位于380~390GHz頻段，可利用94GHz的大氣窗口實(shí)現(xiàn)四倍頻大功率輸出，又可以利用本頻段大氣吸收窗口實(shí)現(xiàn)特定條件下的通信等特點(diǎn)，具有優(yōu)良的傳輸性能。同時(shí)摒棄了現(xiàn)有技術(shù)的濾波器在上、下腔體分別蝕刻一半濾波結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，完全避免了上、下腔體閉合時(shí)有可能產(chǎn)生對(duì)位不準(zhǔn)的問(wèn)題，大大提高了濾波器的加工制作性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的太赫茲波導(dǎo)腔體濾波器主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的太赫茲波導(dǎo)腔體濾波器俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的太赫茲波導(dǎo)腔體濾波器的下腔體的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的太赫茲波導(dǎo)腔體濾波器的下腔體的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明的太赫茲波導(dǎo)腔體濾波器的下腔體的俯視結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵尺寸示意圖。

圖6為本發(fā)明的太赫茲波導(dǎo)腔體濾波器在325~440GHz頻段下的測(cè)試曲線。