一种基于波导支节双模谐振腔的太赫兹波导滤波器制造技术

技术编号：43816124 阅读：0 留言：0更新日期：2024-12-27 13:29

本发明专利技术属于太赫兹波导器件领域，具体提供一种基于波导支节双模谐振腔的太赫兹波导滤波器，创造性的提出新型结构的波导支节双模谐振腔，用以解决现有双模谐振腔存在的尺寸大、加工难度高及设计复杂等问题。本发明专利技术中双模谐振腔由主谐振腔与波导支节构成，通过波导支节使谐振腔中激励出TM<subgt;110</subgt;模式，TM<subgt;110</subgt;模式提供额外的极点，并且，TM<subgt;110</subgt;模式与TE<subgt;101</subgt;模式相互作用，产生一个传输零点，该传输零点位于滤波器通带旁，从而有效改善滤波器边带的滚降特性；同时，TM<subgt;110</subgt;模式与TE<subgt;101</subgt;模式的谐振频率能够通过主谐振腔的长度与波导分支的高度实现独立控制，大大减少了滤波器的设计复杂度；另外，波导支节双模谐振腔具有小型化优势，加工难度低。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太赫兹波导器件领域，涉及波导滤波器，具体提供一种基于波导支节双模谐振腔的太赫兹波导滤波器。

技术介绍

1、太赫兹波（terahertz wave）是指频率在 100ghz至10thz 范围内、波长介于 3~0.03mm 之间的电磁波，在电磁频谱中处于电子学与光子学之间的特殊位置。早在20世纪20年代，科学家们就对太赫兹波产生了巨大的研究兴趣；但是受限于当时的研究手段与技术条件，对太赫兹波的开发主要局限在高分辨率光谱学和太空遥感领域。随着科学技术的不断进步，随着高功率、大带宽太赫兹波源和高灵敏度太赫兹接收技术的不断成熟，太赫兹技术得到了巨大的发展，新兴学科与应用领域不断涌现，使得太赫兹技术与应用成为了国际学术界与工业界的热点研究领域。

2、在太赫兹频段中，波导结构与微带线、基片集成波导等其他无源结构相比具有功率容量高、损耗小等优势，使其在太赫兹通信系统中广泛使用；近年来，随着太赫兹通信系统不断发展，对太赫兹波导滤波器的性能提出了更高的要求。传统的基于单模谐振腔的四阶波导带通滤波器如图1所示，主要由输入端、耦合窗、谐振腔与输出端组成，信号从输入端输入，耦合窗的高度与标准波导一致、宽度小于标准波导，使波导中te10模式的磁场在耦合窗中集中加强，呈电感特性，形成磁耦合，由此在单模谐振腔中激励起te101谐振模式，谐振腔中te101谐振模式又在另一端的耦合窗中形成磁耦合，进而激励起下一个谐振腔中的te101谐振模式，最后使谐振腔谐振频率附近的信号频率通过，表现为带通特性。目前，改善太赫兹波导滤波器性能的主要方法是

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种基于波导支节双模谐振腔的太赫兹波导滤波器，创造性的提出新型结构的波导支节双模谐振腔，用以解决现有双模谐振腔存在的尺寸大、加工难度高及设计复杂等问题。

2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：

3、一种基于波导支节双模谐振腔的太赫兹波导滤波器，包括：输入波导、双模谐振腔及输出波导；其中，双模谐振腔两端分别通过耦合窗连接输入波导与输出波导，信号从输入波导输入，在双模谐振腔中激励起te101模式和tm110模式。

4、进一步的，双模谐振腔由主谐振腔与波导支节构成，主谐振腔采用矩形谐振腔，主谐振腔两端分别连接耦合窗，波导支节连接于主谐振腔正上方；以主谐振腔的中心点为坐标原点，以信号传播方向为y轴，以输入输出波导电场方向为z轴，建立三维直角坐标系，双模谐振腔沿xoz平面与yoz平面均呈对称结构，且双模谐振腔沿yoz平面的截面呈凸字形。

5、更进一步的，主谐振腔的宽度、高度均与标准矩形波导相同，主谐振腔的长度为l1，λ/4<l1<3λ/4，λ为滤波器中心频率处波长。

6、更进一步的，波导支节的宽度与标准矩形波导相同，波导支节的高度为h，λ/5<h<λ/3，λ为滤波器中心频率处波长，波导支节的长度为l2，l2<l1。

7、进一步的，输入波导与输出波导均采用标准矩形波导。

8、基于上述技术方案，本专利技术的有益效果在于：

9、本专利技术提供一种基于波导支节双模谐振腔的太赫兹波导滤波器，创造性的提出波导支节双模谐振腔，由主谐振腔与波导支节构成，主谐振腔等同于单模谐振腔，在主谐振腔的基础上引入一个波导支节，使得谐振腔中激励出额外的tm110谐振模式，形成双模谐振器；tm110谐振模式提供一个额外的极点，并且，tm110谐振模式与te101谐振模式相互作用，产生一个传输零点，该传输零点位于滤波器通带旁，从而有效改善滤波器边带的滚降特性；同时，tm110谐振模式与te101谐振模式的谐振频率能够通过主谐振腔的长度与波导分支的高度实现独立控制，大大减少了滤波器的设计复杂度；另外，波导支节双模谐振腔具有小型化优势，加工难度低。

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【技术保护点】

1.一种基于波导支节双模谐振腔的太赫兹波导滤波器，包括：输入波导、双模谐振腔及输出波导；其特征在于，双模谐振腔两端分别通过耦合窗连接输入波导与输出波导，信号从输入波导输入，在双模谐振腔中激励起TE101模式和TM110模式。

2.根据权利要求1所述基于波导支节双模谐振腔的太赫兹波导滤波器，其特征在于，双模谐振腔由主谐振腔与波导支节构成，主谐振腔采用矩形谐振腔，主谐振腔两端分别连接耦合窗，波导支节连接于主谐振腔正上方；以主谐振腔的中心点为坐标原点，以信号传播方向为y轴，以电场方向为z轴，建立三维直角坐标系，双模谐振腔沿xoz平面与yoz平面均呈对称结构，且双模谐振腔沿yoz平面的截面呈凸字形。

3.根据权利要求2所述基于波导支节双模谐振腔的太赫兹波导滤波器，其特征在于，主谐振腔的宽度、高度均与标准矩形波导相同，主谐振腔的长度为L1，λ/4<L1<3λ/4，λ为滤波器中心频率处波长。

4.根据权利要求2所述基于波导支节双模谐振腔的太赫兹波导滤波器，其特征在于，波导支节的宽度与标准矩形波导相同，波导支节的高度为H，λ/5<H<

5.根据权利要求1所述基于波导支节双模谐振腔的太赫兹波导滤波器，其特征在于，输入波导与输出波导均采用标准矩形波导。

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【技术特征摘要】

1.一种基于波导支节双模谐振腔的太赫兹波导滤波器，包括：输入波导、双模谐振腔及输出波导；其特征在于，双模谐振腔两端分别通过耦合窗连接输入波导与输出波导，信号从输入波导输入，在双模谐振腔中激励起te101模式和tm110模式。

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，蓝声茂，张宇驰，牛中乾，丰益年，李佳豪，黄发颖，程羽光，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：

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