基于频率选择表面的新型太赫兹带通滤波器的设计与仿真
太赫兹滤波器作为太赫兹系统中重要的功能器件，在太赫兹通信系统和检测系统中被广泛应用。由于实际环境中存在着噪声等影响因素，为了提高其整体性能，需利用太赫兹滤波器滤除不需要的频率和噪声，因此分析太赫兹滤波器的传输特性对提高太赫兹通信系统的性能有着非常重要的意义。 传统的太赫兹滤波器的设计需大量的运算，并难以对复杂的单元模型和级联结构进行分析，且滤波性能一般。本文在艮泰SP24IXM服务器下借助基于有限元法的三维电磁仿真软件HFSS对太赫兹滤波器进行了定性和定量的分析。首先研究了三种基本单元单层结构的滤波特性，然后分析了级联结构的传输特性，进而设计了三种中心频为0.6THz的新型单元结构的太赫兹滤波器，本文主要研究内容： （1）分析了基于基本单元模型（十字孔隙单元、Y形孔隙单元、圆孔单元）的太赫兹滤波器的滤波特性，定性分析了其单元尺寸、介质加载对传输性能的影响。结果表明：随着单元尺寸的增加和介质层的加载，谐振频率会向低频偏移，其中臂长对于谐振频率点的影响比臂宽更大。 （2）从级联Y形模型结构出发，分别从对称型多层结构、非对称型多层结构以及多样性介质层结构三个方面经过大量的仿真分析得出了级联结构太赫兹频率选择表面的滤波特性。结果表明：相对于单层结构模型，多层级联结构带宽更宽、陡直性更佳，非对称型多层结构能够互补其各自的滤波特点，在级联的两层之间加介质层基底对谐振频率点的影响比在上下两层加载介质层更大。 （3）设计了三种基于金属铜材料正方形排列频率选择表面的太赫兹滤波器。 a.Y头十字结构滤波器的中心频率为0.6THz，3dB带宽为0.08THz，通带范围从0.56THz到0.64THz，通带内插入损耗0.0423dB，最高透过率为99.36％。b.Y头六边环结构滤波器的中心频率为0.6THz，3dB带宽为0.125THz，通带范围从0.533THz到0.658THz，通带内插入损耗0.71dB，最高透过率为99.59％。c.双弓字形结构滤波器的中心频率为0.6THz，3dB带宽为0.08THz，通带范围从0.563THz到0.643THz，通带内插入损耗0.27dB，透过率超过94％。
太赫兹带通滤波器;系统设计;频率选择表面;仿真分析
武汉理工大学
硕士
物理电子学
周建
2014
中文
TN713.5;TN702
70
2015-07-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）