[实用新型]太赫兹波导腔体滤波器

说明书

技术领域

本实用新型属于太赫兹无源器件技术领域，特别涉及一种适用于325~500GHz频段的基于体硅刻蚀工艺的WR2.2（横截面积为0.56mm×0.28mm）矩形波导腔体带通滤波器。

背景技术

太赫兹频率一般指300GHz～3000GHz范围内的电磁频段，它位于微波频段（300MHz～300GHz）与红外频段之间，限于技术水平，过去一直没有得到利用，成为一段太赫兹空白（Terahertz Gap）。由于电磁频谱的日益拥挤，300GHz以下的频谱资源开发殆尽，这一段“空白”亟需加以利用。近年来，随着技术的进步，对适用于太赫兹频段的器件以及系统的研究得以进行，其中作为太赫兹系统的重要组成部件—太赫兹滤波器已成为目前研究的热点。但在太赫兹频率区间的不同频段，电磁波的传输有不同的特性，因此，研究开发适用于特定频段的太赫兹频段的波导滤波器存在很大困难。为了拓展频谱资源的利用范围，改变电磁频谱日益拥挤的现状，研究开发可适用于太赫兹频率特定频段的波导滤波器，是所属领域的科技工作者共同面临的课题。

滤波器是一个二端口网络，它通过在滤波器通带频率内提供信号传输并在阻带内提供衰减的特性，用以选择系统中某处的频率响应。典型的频率响应包括低通、高通、带通和带阻特性。滤波器实际上已广泛应用于各种类型的通信、雷达测试或测量系统中。滤波器的实现形式主要分为平面电路（微带线、共面波导等）和金属腔体电路（矩形波导），实现原理是将一个或多个谐振单元通过耦合的形式连接起来，实现一定的频率响应。其频率响应直接由谐振单元的特性、单元之间耦合的强弱以及整体结构拓扑决定：谐振单元特性主要包括其具体形状和Q值；耦合的形式则可以根据耦合面上的场分布分为磁耦合、电耦合以及混合形式的耦合，又可以根据耦合面处等效电路的性质分为容性耦合、感性耦合等；而整体结构拓扑则决定滤波器的阶数、零极点位置。目前太赫兹频段，传统的平面电路滤波器由于其介质损耗过高而无法使用；纯金属波导电路又由于其结构细微，传统金属加工工艺无法实现；其它光子晶体结构滤波器又欠缺通用性，所以还缺乏性能成熟的、具有通用性的滤波器形式。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有滤波器在太赫兹频段上的不足，提供一种可应用于325～500GHz频段的太赫兹波导腔体滤波器，力求改变目前太赫兹频段缺乏通用滤波器的现状。

本实用新型的技术方案是：太赫兹波导腔体滤波器，由位于上部的上腔体和位于下部的下腔体层叠构成，所述上腔体封盖在下腔体上并在两者结合处具有镂空结构形成的波导腔，所述波导腔位于下腔体内；其特征在于，所述波导腔包括呈长方体的波导输入段和波导输出段，位于波导输入段和波导输出段之间并且也呈长方体的第一谐振腔、第二谐振腔和第三谐振腔，所述波导输入段与第一谐振腔之间通过第一感性耦合窗串联，所述第一谐振腔与第二谐振腔通过第三感性耦合窗串联，所述第二谐振腔与波导输出段通过第二感性耦合窗串联，所述波导输入段与第三谐振腔之间通过第四感性耦合窗串联，所述第三谐振腔与波导输出段之间通过第五感性耦合窗串联；所述波导输入段、第一感性耦合窗、第一谐振腔、第三感性耦合窗、第二谐振腔、第二感性耦合窗和波导输出段依次串联构成耦合路径一作为主信号通路；所述波导输入段、第四感性耦合窗、第三谐振腔、第五感性耦合窗和波导输出段依次串联构成耦合路径二，用于在通带低端形成一个传输零点；所述第一谐振腔、第二谐振腔和第三谐振腔的中间部位具有用以间隔三个谐振腔、波导输入段和波导输出段的凸台。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的波导腔体滤波器通带位于380~390GHz频段，可利用94GHz的大气窗口实现四倍频大功率输出，又可以利用本频段大气吸收窗口实现特定条件下的通信等特点，具有优良的传输性能。同时摒弃了现有技术的滤波器在上、下腔体分别蚀刻一半滤波结构的设计结构，完全避免了上、下腔体闭合时有可能产生对位不准的问题，大大提高了滤波器的加工制作性。

附图说明

图1为本实用新型的太赫兹波导腔体滤波器主视结构示意图。

图2为本实用新型的太赫兹波导腔体滤波器俯视结构示意图。

图3为本实用新型的太赫兹波导腔体滤波器的下腔体的主视结构示意图。

图4为本实用新型的太赫兹波导腔体滤波器的下腔体的俯视结构示意图。

图5为本实用新型的太赫兹波导腔体滤波器的下腔体的俯视结构的关键尺寸示意图。

图6为本实用新型的太赫兹波导腔体滤波器在325~440GHz频段下的测试曲线。