CN110535440A - 一种基于凸台式准波导滤波器的太赫兹倍频器结构 - Google Patents

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张勇
魏浩淼
李宇
胡江
延波
徐锐敏
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明公开了一种基于凸台式准波导滤波器的太赫兹倍频器结构，包括输入波导、输出波导以及位于输入波导和输出波导之间的凸台式准波导滤波器；所述凸台式准波导滤波器包括波导屏蔽腔(1)、石英基片(2)、悬置微带导带(3)，石英基片(2)和悬置微带导带(3)设置在波导屏蔽腔内，悬置微带导带(3)设置在石英基片(2)的一个侧面上，石英基片的另一个侧面上设有多个凸台结构(4)。本发明通过引入多级凸台支撑形式，为基片提供了更多的支撑面积，创新提出通过采用凸台式准波导滤波器结构，既为基片支撑同时引入滤波作用。本发明提出的结构具有体积小、易于实现等特点，在太赫兹波倍频器中具有良好的应用前景。

Description

一种基于凸台式准波导滤波器的太赫兹倍频器结构
技术领域
本发明涉及一种基于凸台式准波导滤波器的太赫兹倍频器结构。
背景技术
波长为3mm～30um的电磁波称为太赫兹波,其长波段临接毫米波，短波段靠近红外线，处于电子学与光子学的交叉区域。与较低频段的微波相比，它们的特点是：1、利用的频谱范围宽，信息容量大。2、易实现窄波束和高增益的天线，因而分辨率高，抗干扰性好。3、穿透等离子体的能力强。4、多普勒频移大，测速灵敏度高。太赫兹波在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学和波谱学方面都有重大的意义。
倍频器是一个二端口网络，输出信号频率是输入信号频率的整数倍，通过滤波器的选择获得需要的基波倍频频率，是一种微波信号的产生方式。当频率提高到太赫兹波段范围内时，制造具有良好的功率、稳定性和噪声特性的基频振荡器变得更加困难了。一种替代的方法就是利用倍频器使较低频率的振荡器产生高次谐频，太赫兹波倍频器源就是一种有别于电子器件和固态二极管振荡器的低成本、高可靠太赫兹波源。
太赫兹波倍频器作为频率源时，即要求具有一定的输出功率。由于实现固态倍频器主要是使用微波半导体器件，而在太赫兹频段微波半导体器件极为微小，而在国内倍频电路常采用人工装配方式，此装配极易导致基片下凹变形从而降低输出，为了获得更高且稳定输出功率，只能将基片变短来防止变形。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过引入多级凸台支撑形式，为基片提供了更多的支撑面积，创新提出通过采用凸台式准波导滤波器结构，既为基片支撑同时引入滤波作用，具有体积小、易于实现等特点的基于凸台式准波导滤波器的太赫兹倍频器结构。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于凸台式准波导滤波器的太赫兹倍频器结构，包括输入波导、输出波导以及位于输入波导和输出波导之间的凸台式准波导滤波器；所述凸台式准波导滤波器包括波导屏蔽腔、石英基片、悬置微带导带，石英基片和悬置微带导带设置在波导屏蔽腔内，悬置微带导带设置在石英基片的一个侧面上，石英基片的另一个侧面上设有多个凸台结构。
进一步地，所述波导屏蔽腔和石英基片均为长方体结构，石英基片的长度和宽度与波导屏蔽腔相同，石英基片的厚度小于波导屏蔽腔；石英基片设置在波导屏蔽腔的中部，石英基片的一个侧面上均匀设置多个凸台结构，凸台结构的另一侧与波导屏蔽腔的内侧面相邻。
本发明的有益效果是：本发明则通过引入多级凸台支撑形式，为基片提供了更多的支撑面积，由于凸台能够给基片起一个支撑作用，所以采用长的基片也不会向下形变变形，可以实现长基片的设计；本发明创新提出通过采用凸台式准波导滤波器结构，既能够为基片起到支撑作用同时还能够起到滤波效果。本发明提出的结构具有体积小、易于实现等特点，在太赫兹波倍频器中具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的基于凸台式准波导滤波器的太赫兹倍频器结构的结构示意图；
图2为本发明的凸台式准波导滤波器的结构示意图；
图3为本发明的凸台式准波导滤波器的HFSS仿真模型；
图4为本发明图3模型在HFSS中的S参数图示；
附图标记说明：1-波导屏蔽腔，2-石英基片，3-悬置微带导带，4-凸台结构。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，一种基于凸台式准波导滤波器的太赫兹倍频器结构，包括输入波导、输出波导以及位于输入波导和输出波导之间的凸台式准波导滤波器；所述凸台式准波导滤波器包括波导屏蔽腔1、石英基片2、悬置微带导带3，石英基片2和悬置微带导带3设置在波导屏蔽腔内，悬置微带导带3设置在石英基片2的一个侧面上，石英基片的另一个侧面上设有多个凸台结构4。
进一步地，所述波导屏蔽腔和石英基片均为长方体结构，石英基片的长度和宽度与波导屏蔽腔相同，石英基片的厚度小于波导屏蔽腔；石英基片设置在波导屏蔽腔的中部，石英基片的一个侧面上均匀设置多个凸台结构，凸台结构的另一侧与波导屏蔽腔的内侧面相邻。
图2为凸台式准波导滤波器的结构示意图。类似波导滤波器结构在单边采取多级凸台形式形成周期性结构形成滤波，再由输出波导进行进一步输出滤波。凸台的顶部与悬置微带的介质基片(即石英基片)底部恰好接触，形成支撑。图3为该结构的HFSS仿真模型，本发明凸台顶部必须与基片底部接触才能起到支撑作用，对于凸台的宽度、间距均可以根据工作频率进行优化设计以达到预期滤波效果，如在图3中凸台的宽度是小于屏蔽腔宽度的，一共设有5个凸台结构；凸台结构只需要起到足够的支撑作用即可。通过改变凸台的数量、宽度、长度、间距等变量，即可设计出不同应用下的滤波器。图4为图3模型在HFSS中的S参数图示，即一个低通滤波器结构。本发明的凸台式准波导滤波器结构有别于传统倍频电路的CMRC(紧凑微带谐振单元)滤波器，其悬置微带导带的宽度对准波导滤波器的滤波性能影响较小，通过适当设计其宽度，可以直接使输入悬置微带探针与二极管处的悬置微带进行匹配，如图1所示(整个悬置微带导带加上二极管、屏蔽腔、石英基片形成一个倍频支路。二极管的作用就是形成倍频的)。故无需像传统倍频器设计时在输入探针、CMRC低通滤波器、二极管的三者之间进行匹配电路设计，从而大大减小了电路设计尺寸。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于凸台式准波导滤波器的太赫兹倍频器结构，其特征在于，包括输入波导、输出波导以及位于输入波导和输出波导之间的凸台式准波导滤波器；所述凸台式准波导滤波器包括波导屏蔽腔(1)、石英基片(2)、悬置微带导带(3)，石英基片(2)和悬置微带导带(3)设置在波导屏蔽腔内，悬置微带导带(3)设置在石英基片(2)的一个侧面上，石英基片的另一个侧面上设有多个凸台结构(4)。
2.根据权利要求1所述的一种基于凸台式准波导滤波器的太赫兹倍频器结构，其特征在于，所述波导屏蔽腔和石英基片均为长方体结构，石英基片的长度和宽度与波导屏蔽腔相同，石英基片的厚度小于波导屏蔽腔；石英基片设置在波导屏蔽腔的中部，石英基片的一个侧面上均匀设置多个凸台结构，凸台结构的另一侧与波导屏蔽腔的内侧面相邻。
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