基于频率选择表面的太赫兹滤波器的研究

第一章绪论 (1)

1.1研究背景及其意义 (1)

1.2太赫兹波与频率选择表面滤波器的研究现状 (2)

1.2.1太赫兹波的研究现状 (2)

1.2.2频率选择表面滤波器的研究现状 (4)

1.3本文主要内容与创新点 (8)

1.3.1本文的主要内容 (9)

1.3.2本文的创新点 (9)

第二章滤波器与频率选择表面的理论基础 (11)

2.1滤波器的性能指标及分类 (11)

2.1.1滤波器的性能指标 (11)

2.1.2滤波器的分类 (13)

2.2滤波器的分析方法 (15)

2.2.1等效电路法 (15)

2.2.2有限元法 (19)

2.2.3时域有限差分法 (21)

2.2.4时域有限积分法 (22)

2.3频率选择表面的基本理论 (23)

2.3.1频率选择表面工作原理 (23)

2.3.2频率选择表面的设计流程 (25)

2.4本章小结 (27)

第三章基于InSb的频率选择表面带阻滤波器的研究 (28)

3.1可调带阻滤波器设计的基本理论 (28)

3.2带阻滤波器的结构设计 (31)

3.3带阻滤波器的仿真结果与性能分析 (33)

3.3.1带阻滤波器的仿真结果 (33)

3.3.2带阻滤波器的性能分析 (35)

3.4本章小结 (40)

第四章基于频率选择表面的双频带带通滤波器的研究 (41)

4.1双频带带通滤波器设计的基本理论 (41)

4.2带通滤波器的结构设计 (41)

4.3带通滤波器的仿真结果与性能分析 (43)

4.3.1带通滤波器的仿真结果 (43)

4.3.2带通滤波器的性能分析 (45)

4.4本章小结 (47)

第五章总结与展望 (49)

参考文献 (51)

发表论文和科研情况说明 (57)

致谢 (58)

第一章绪论

随着通信系统的不断发展，客户对通信质量的需求更加严苛，同时对通信信息的容量和传输信息的速度也提出了新的要求。而早在20世纪，很多科研学者就将未曾开发的太赫兹频段作为一个突破的方向[1]。由于太赫兹波在无线传输方面拥有很大的优势，使得与太赫兹波相关的方向得到了快速的发展，并在很多领域展现了它独有的优势。其中，将通信系统应用于太赫兹频段来实现更快的信息传输成为了研究人员的共识，但是在信息传输过程中无用的杂波会对信息的传输产生干扰。滤波器作为无线通信系统滤除无用电磁波，通过有效电磁波的器件，研究其在太赫兹频段的应用是必不可少的热点领域[2-4]。频率选择表面作为太赫兹滤波器的一种重要结构，对它进行研究成为了当下热门的前沿课题。

1.1研究背景及其意义

研究滤波器的首要任务就是确定滤波器的工作频段，本文中所研究的滤波器都是工作在太赫兹频段内的。太赫兹与赫兹的数量级关系是：1THz=1012Hz，与普通的微波相比太赫兹波具有更高的频率，或者说，具有更短的波长，如果波的频率是1THz的话，那么该波的波长只有大约0.3mm。在过去，该频段的范围是被定义在300GHz～3THz 的频谱上，它的范围相对较小，在研究过程中往往出现不够用的问题。但是在现在，人们给予了更加宽的范围，将微波与红外波之间的范围都划分到了太赫兹频段，也就是目前所公认的0.1THz到10THz，由λ=c/f可知，太赫兹波的波长在0.03mm到3mm范围内[5-8]。太赫兹频段与其它频段之间的关系如图1-1所示。

图1-1太赫兹波在电磁波频谱中的位置

太赫兹技术的研究目的是利用太赫兹波得到其它电磁波无法获取的信息，这就需要我们关注太赫兹频段与其它频段的区别。该波段具有的很多特点都是其余波段所不具备的，这些特点都是点燃科学家对该领域研究的热情的原因。其中太赫兹波辐射的主要特点[9-11]如下：

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