一種具有傳輸零點(diǎn)的交叉耦合太赫茲矩形腔體濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種太赫茲應(yīng)用領(lǐng)域的基本功能性器件，尤其適用于SU-8等分層厚 膜工藝，具體地說，是指一種具有傳輸零點(diǎn)的交叉耦合太赫茲矩形腔體濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002] 廣義的太赫茲是指0.1 THz - IOTHz頻段的電磁波，它下接毫米波頻段，上接遠(yuǎn)紅 外頻段，主要應(yīng)用于雷達(dá)、通信、電子對抗、醫(yī)學(xué)成像、天文學(xué)、無損檢測、安全檢查等眾多領(lǐng) 域，因此，開展太赫茲器件的研宄，具有重要的意義。作為一種應(yīng)用廣泛的無源器件，太赫茲 濾波器的研宄正在日益受到關(guān)注，由于太赫茲的頻率很高，導(dǎo)致一些傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)濾波器， 如微帶、共面波導(dǎo)濾波器損耗大，Q值低，其發(fā)展受到制約，而以矩形波導(dǎo)為代表的腔體濾波 器由于其低損耗、高功率容量、結(jié)構(gòu)簡單而備受關(guān)注。
[0003] 1984年，L. Q. Bui等人采用E面膜片耦合結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出中心頻率145GHz的帶通濾 波器；2011年，英國伯明翰大學(xué)的X. Shang等人設(shè)計(jì)了非對稱容性耦合窗結(jié)構(gòu)的四階帶通 濾波器，中心頻率300GHz，采用SU-8光刻膠工藝，SU-8即環(huán)氧基紫外負(fù)性光刻膠，通過鍵合 四層鍍銀SU-8層獲得實(shí)物；2013年，電子科技大學(xué)的陳琦在英國伯明翰大學(xué)采用SU-8光 刻膠工藝，利用波導(dǎo)間的窗口進(jìn)行耦合，設(shè)計(jì)出300GHz的矩形波導(dǎo)帶通濾波器。由于太赫 茲頻率很高，造成相應(yīng)器件尺寸非常小，濾波器的耦合結(jié)構(gòu)對尺寸極其敏感，導(dǎo)致交叉耦合 的實(shí)現(xiàn)非常困難，以上太赫茲濾波器均未能實(shí)現(xiàn)交叉耦合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于，提供一種具有傳輸零點(diǎn)的交叉耦合太赫茲矩形腔體濾波器。 該濾波器結(jié)構(gòu)簡單，具有傳輸零點(diǎn)，適用于太赫茲頻段，可采用SU-8等分層厚膜工藝實(shí)現(xiàn)， 可作為各種太赫茲系統(tǒng)的基本濾波單元。
[0005] 本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案：
[0006] 一種具有傳輸零點(diǎn)的交叉耦合太赫茲矩形腔體濾波器，其結(jié)構(gòu)如圖1、2、3及圖4 所示，所述濾波器的上、下兩部分結(jié)構(gòu)呈鏡像對稱，其上半部分包括輸入波導(dǎo)102、第一諧振 腔103、第二諧振腔104,其下半部分包括輸出波導(dǎo)202、第三諧振腔203及第四諧振腔204， 所述濾波器的輸入端111位于所述輸入波導(dǎo)102的一側(cè)，輸入波導(dǎo)102的另一側(cè)通過一個H 面偏移耦合窗口與第一諧振腔103連接，第一諧振腔103通過一個H面偏移耦合窗口與第 二諧振腔104連接；所述濾波器的輸出端112位于所述輸出波導(dǎo)202的一側(cè)，輸出波導(dǎo)202 的另一側(cè)通過一個H面偏移耦合窗口與第三諧振腔203連接，第三諧振腔203通過一個H 面偏移耦合窗口與第四諧振腔204連接；
[0007] 所述第一諧振腔103底部中心位置及第三諧振腔203頂部中心位置通過第一耦合 窗105聯(lián)通；所述第二諧振腔104底部邊緣位置及第四諧振腔204頂部邊緣位置通過第二 耦合窗106聯(lián)通。
[0008] 所述第一耦合窗105可以為矩形或者圓柱形，所述第二耦合窗106可以為矩形。
[0009] 需要說明的是，本發(fā)明提供的濾波器為雙端口互易器件，即該發(fā)明的輸入端也可 作為輸出端，同時(shí)，輸出端作為輸入端使用。
[0010] 本發(fā)明所提供濾波器的工作原理如下：
[0011] 太赫茲信號從濾波器輸入端口進(jìn)入，經(jīng)諧振腔和耦合結(jié)構(gòu)多次反射，當(dāng)入射波頻 率在濾波器通帶范圍內(nèi)時(shí)，反射波在輸入端口相互抵消，總反射為零，則能量全部通過濾波 器，從輸出端口輸出；反之，當(dāng)入射波頻率在濾波器通帶范圍之外時(shí)，入射波在輸入端口相 互疊加，幾乎全部被反射，沒有此頻段的入射波從輸出端口輸出，從而實(shí)現(xiàn)了濾波；本發(fā)明 采用四階切比雪夫?yàn)V波器原型，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為CQ型，主耦合是磁耦合，交叉耦合為電耦合，從 而在通帶兩側(cè)形成傳輸零點(diǎn)。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是：
[0013] (1)采用四腔CQ拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在太赫茲頻段首次實(shí)現(xiàn)了交叉耦合，具有兩個傳輸零 點(diǎn)，帶外抑制良好；（2)采用分層結(jié)構(gòu)，尤其適用于SU-8等分層厚膜工藝；（3)主耦合部分 采用H面偏移，避免了添加膜片等耦合結(jié)構(gòu)帶來的加工不便。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明太赫茲濾波器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2是本發(fā)明太赫茲濾波器的俯視圖；
[0016] 圖3是本發(fā)明太赫茲濾波器的前視圖；
[0017] 圖4是本發(fā)明太赫茲濾波器的基于圖3所示的A-A截面圖；
[0018] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的太赫茲濾波器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的太赫茲濾波器的俯視圖；
[0020] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的太赫茲濾波器的前視圖；
[0021] 圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的太赫茲濾波器的基于圖7所示的A-A截面圖；
[0022] 圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的太赫茲濾波器制作方法的結(jié)構(gòu)分層示意圖；
[0023] 圖10是本發(fā)明實(shí)施例提供的太赫茲濾波器的S參數(shù)仿真結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合【附圖說明】和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025] 本發(fā)明是一種具有傳輸零點(diǎn)的交叉耦合太赫茲矩形腔體濾波器，中心頻率 300GHz，帶寬IOGHz，傳輸零點(diǎn)位于290GHz和31 IGHz處，其結(jié)構(gòu)如圖5、6、7及圖8所示，所述 濾波器的上、下兩部分結(jié)構(gòu)呈鏡像對稱，其上半部分包括第一過渡波導(dǎo)101、過渡臺階301、 輸入波導(dǎo)102、第一諧振腔103、第二諧振腔104,其下半部分包括第二過渡波導(dǎo)201、過渡臺 階302、輸出波導(dǎo)202、第三諧振腔203及第四諧振腔204,第一諧振腔103與第四諧振腔204 的耦合窗105及第二諧振腔104與第三諧振腔203的耦合窗106位于中間層，所述濾波器 的輸入端211位于所述第一過渡波導(dǎo)101的一側(cè)，所述過渡波導(dǎo)101的另一側(cè)與輸入波導(dǎo) 102連接，所述濾波器的輸出端222位于所述第二過渡波導(dǎo)201的一側(cè)，所述過渡波導(dǎo)201 的另一側(cè)與輸出波導(dǎo)202連接，所述第一過渡波導(dǎo)101及第二過渡波導(dǎo)201的作用是為了 讓所述濾波器的輸入與輸出端的傳輸方向改變90度，便于與外部端口連接。
[0026] 下面以SU-8工藝為例給出本實(shí)施例提供的濾波器的制造方法：
[0027] 步驟1.初始化濾波器結(jié)構(gòu)：由于SU-8工藝要求加工過程中同一層的厚度必須一 樣，故將所述濾波器分為第一層、第二層、第三層、第四層、第五層、第六層及第七層結(jié)構(gòu)，如 圖9所示，所述第一層結(jié)構(gòu)包括第一過渡波導(dǎo)101，第二層結(jié)構(gòu)包括輸入波導(dǎo)102、