一种基于新型双模谐振腔的E面太赫兹波导滤波器制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种基于新型双模谐振腔的E面太赫兹波导滤波器，属于太赫兹波导滤波器技术领域。该波导滤波器创新性的设计双模谐振腔，该双模谐振腔关于波导的E面和H面对称，同时尺寸满足电磁波信号在腔体内传输时能够同时激励TM120和TE101模式谐振，通过双模谐振引入零点；并且还可以调整腔体的高度和宽度，从而调整零点位置、增加带外腔体的带外抑制度；除此之外，腔体结构简单，具有较小的腔体宽深比，可采用E面加工，降低加工误差。降低加工误差。降低加工误差。

【技术实现步骤摘要】
一种基于新型双模谐振腔的E面太赫兹波导滤波器


[0001]本专利技术属于太赫兹波导滤波器
，具体涉及一种基于新型双模谐振腔的E面太赫兹波导滤波器。

技术介绍

[0002]由于波导结构相对于微带线、带状线等结构具有更高的功率容量、更小的插入损耗会，在太赫兹频段通常会采用波导腔体结构制作无源器件。而对于滤波器，较好的带外抑制度以为可以滤除更多的杂散信息以方便应用于各种通信系统中，随着太赫兹技术的发展，高性能太赫兹滤波器的需求也日渐迫切。传统的滤波器可以通过增加滤波器的阶数来增加其左右抑制度，这就使得滤波器需要多个谐振腔体才能达到所需指标；但随着谐振腔体数量的增多，插损也随之增大，同时也大大增加了滤波器的尺寸和制造成本。
[0003]另一种提高滤波器频率选择能力的有效方式是通过在滤波器通带附近增加传输零点，使其带外抑制更为良好。在太赫兹频段，对于腔体滤波器主要通过以下两种方式引入传输零点：一种是通过交叉耦合的方式、引入传输零点，但是这种结构设计十分复杂，耦合膜片位置不固定，无法灵活控制传输零点位置，多数只能沿着H切割加工且导致加工误差
[1]；另一种通过多模或过模耦合谐振腔引入传输零点
[2]，但往往因为过高的高次模谐振腔级联时需要切角或者膜片的移动来使得滤波响应成形，增加了加工误差。同时，传统的基于TE模式的双模谐振腔的深宽比较大，如果采用关于H面对称的加工方式，加工方式会破坏波导壁电流进而恶化滤波器整体的传输性能，而通过H面腔体加盖板结构又会因为缝隙很容易造成加工误差。
[0004]因此，如何设计太赫兹波导滤波器，使其具有优异的带外抑制性能下还能易于加工，就成了研究热点。
[0005][1]Ding J Q,Shi S C,Zhou K,et al.WR
‑
3Band Quasi
‑
Elliptical Waveguide Filters Usin g Higher Order Mode Resonances[J].IEEE Transactions on Terahertz Science&Technology,2017:1
‑
8.
[0006][2]Y.Xiao,P.Shan,K.Zhu,H.Sun and F.Yang,"Analysis of a Novel Singlet and Its Application in THz Bandpass Filter Design,"in IEEE Transactions on Terahertz Scienc e and Technology,vol.8,no.3,pp.312
‑
320,May 2018,doi:10.1109/TTHZ.2018.2823541.

技术实现思路

[0007]针对
技术介绍
所存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于新型双模谐振腔的E面太赫兹波导滤波器。该波导滤波器创新性的使用TM120和TE101双模腔体，通过双模谐振能够引入零点，并且可以调整腔体的高度和宽度，从而调整零点位置、增加带外腔体的带外抑制度；除此之外，腔体结构简单，具有较小的腔体宽深比，可采用E面加工，降低加工误差。
[0008]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种基于新型双模谐振腔的E面太赫兹波导滤波器，包括中心轴线位于同一直线上的输入波导、若干个膜片、若干个双模谐振腔、若干个单模谐振腔和输出波导；输入波导为滤波器的输入端，输出波导为滤波器的输出端，输入波导、输出波导、单模谐振腔和双模谐振腔均为矩形波导，其中，膜片设置于任意相邻两个矩形波导之间；
[0010]所述双模谐振腔关于波导的E面和H面对称，尺寸满足电磁波信号在腔体内传输时能够同时激励TM120和TE101模式谐振；所述单模谐振腔的尺寸满足电磁波信号在腔体内传输时能够激励TE101模式谐振。
[0011]进一步地，所述双模谐振腔的长为a、宽为b、高为z，具体尺寸关系满足以下公式：
[0012][0013][0014]其中，为TM120模式的频率，为TE101模式的频率，c为光速；所述双模谐振腔能产生零点，并且通过改变腔体的尺寸从而相应改变零点的位置。
[0015]进一步地，通过调整膜片的长度或宽度改变相邻两个谐振腔体的谐振频率f1和f2，从而调节谐振腔体之间的耦合系数，具体为，K＝(f
12
‑
f
22
)/(f
12
+f
22
)。
[0016]进一步地，与输入波导和输出波导相连的膜片的长度通过有载Q
L
值决定，其中其中K
01
为输入波导或输出波导与相邻谐振腔之间的耦合系数。
[0017]进一步地，所述双模谐振腔腔体数量越少，太赫兹波导滤波器插损越小，带宽越窄。
[0018]进一步地，所述单模谐振腔的数量可以为0或者不为0。
[0019]进一步地，所述双模谐振腔与电场E面平行的面中的宽边设置为倒角形式，便于加工。
[0020]本专利技术的机理为：基于双模耦合产生零点的原理，通过设计腔体结构来使得TM120模与TE101模在同时在单腔体内激励谐振，以相同相位在输入端口输入激励时，由于两种模式磁力线在腔体内分布的不同，会使得二者在输出端口反向分布，因此相位相反产生零点，从而提升滤波器的带外抑制性能。
[0021]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0022]1.本专利技术提出了一种新型双模即TM101与TE120模的谐振腔，通过双模引入传输零点，能较好地实现带外抑制效果。
[0023]2.本专利技术设计的双模谐振腔关于H面向上向下凸出相同高度的矩形波导，结构简单易于仿真，腔体整体上下、前后对称，具有较小的宽深比，可以进行E面加工，减少加工误差；
附图说明
[0024]图1为本专利技术基于单个双模谐振腔的太赫兹波导滤波器的结构示意图。
[0025]图2为本专利技术太赫兹波导滤波器中双模谐振腔中的TM120和TE101模式分布图。
[0026]图3为本专利技术实施例1太赫兹波导滤波器的E面加工腔体装配。
[0027]图4为本专利技术太赫兹波导滤波器的S参数仿真图。
[0028]图5为本专利技术实施例1太赫兹波导滤波器的结构示意图。
[0029]图6为本专利技术实施例2太赫兹波导滤波器的结构示意图。
[0030]图7为本专利技术实施例1太赫兹波导滤波器的S参数仿真图。
[0031]图8为本专利技术实施例2太赫兹波导滤波器的S参数仿真图。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施方式和附图，对本专利技术作进一步地详细描述。
[0033]一种基于单个新型双模谐振腔的E面太赫兹波导滤波器，其结构示意图如图1所示，包括依次连接且中心轴线位于同一直线上的输入波导1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于新型双模谐振腔的E面太赫兹波导滤波器，其特征在于，包括中心轴线位于同一直线上的输入波导、若干个膜片、若干个双模谐振腔、若干个单模谐振腔和输出波导；输入波导为滤波器的输入端，输出波导为滤波器的输出端，输入波导、输出波导、单模谐振腔和双模谐振腔均为矩形波导，其中，膜片设置于任意相邻两个矩形波导之间；所述双模谐振腔关于波导的E面和H面对称，尺寸满足电磁波信号在腔体内传输时能够同时激励TM120和TE101模式谐振；所述单模谐振腔的尺寸满足电磁波信号在腔体内传输时能够激励TE101模式谐振。2.如权利要求1所示的E面太赫兹波导滤波器，其特征在于，所述双模谐振腔的长为a、宽为b、高为z，具体尺寸关系满足以下公式：其中，为TM120模式的频率，为TE101模式的频率，c为光速。3.如权利要求2所示的E面太赫兹波导滤波器，其特征在于，所述双模谐振腔能产生零点，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，柳杨，牛中乾，马邈，戴炳礼，辛丁诚英，杨晓波，樊勇，杨晓帆，刘轲，陈智，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：