一種基于雙層彎曲熱執(zhí)行器的可調太赫茲波導濾波器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于太赫茲無源器件技術領域，具體涉及一種基于雙層彎曲熱執(zhí)行器的可調太赫茲波導濾波器。
【背景技術】
[0002]太赫茲波(THz) —般指頻率在0.1?1THz (波長在3mm?30 μ m)范圍內的電磁輻射波。它在長波段與毫米波相重合，而在短波段與紅外線相重合，可見太赫茲波在電磁波頻譜中占有很特殊的位置，對其研究有極其重要的學術價值和應用前景，己經引起世界各國的廣泛關注。它在物體成像、環(huán)境監(jiān)測、射電天文、寬帶移動通訊、尤其是在衛(wèi)星通訊和軍用雷達等軍事領域具有重大的科學價值和廣闊的應用前景。
[0003]太赫茲波在軍事領域的重要應用主要有:太赫茲通訊、反隱身太赫茲雷達技術及太赫茲無損檢測等。太赫茲信號波束寬度很窄，難以捕捉和干擾，有利于軍事通信的保密和雷達系統(tǒng)的抗干擾。太赫茲波具有較寬的傳輸容量，可提供高達lOGB/s以上的無線傳輸速率，特別適合于衛(wèi)星間、星地間及局域網的寬帶移動通訊，可以滿足未來軍事通信和一體化電子系統(tǒng)的要求。太赫茲波能夠實現(xiàn)比微波和毫米波更高的分辨率、更精確的定位和成像，在對軍事目標進行偵察、識別及精確制導方面的應用有很大潛力。同時因為有機生物大分子在太赫茲頻段都有特征吸收譜，所以太赫茲波也是利用雷達進行遙感探測并預警生化武器威脅的理想工具。
[0004]滿足以上應用的固態(tài)太赫茲系統(tǒng)主要由信號源、探測器件及各種太赫茲固態(tài)傳輸器件組成，太赫茲固態(tài)濾波器可以在通帶頻率內提供信號輸出并在阻帶內提供衰減，在系統(tǒng)中起著關鍵作用。在有些實際應用中，經常需要系統(tǒng)具有動態(tài)特性，這就需要濾波器具有可調性，用以實時控制系統(tǒng)中某處的頻率響應。
[0005]傳統(tǒng)的可重構濾波器是基于同軸線或微帶線，制作在印刷電路板上，體積大，不利于用IC工藝集成且被限制在亞毫米波頻率以下。另外傳統(tǒng)的諧振頻率可調濾波器一般使用PIN 二極管開關或FET開關來實現(xiàn)濾波器頻率的可調，而這些開關需要大量的偏置電路，使得濾波器的插入損耗大、尺寸大，不適合小型接收機前端的應用。波導濾波器在太赫茲頻段仍然具有低損耗、高Q值、高功率容量等性能的優(yōu)勢，其調諧結構一般使用PIN 二極管、鐵電體以及MEMS結構等。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是解決上述問題，提供一種結構簡單、加工方便的基于雙層彎曲熱執(zhí)行器的可調太赫茲波導濾波器。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是:一種基于雙層彎曲熱執(zhí)行器的可調太赫茲波導濾波器，包括E面縱向膜片、雙層彎曲熱執(zhí)行器和矩形波導，所述E面縱向膜片水平安裝在矩形波導內腔的中部；雙層彎曲熱執(zhí)行器水平安裝在矩形波導內腔的底部，位于E面縱向膜片下方。
[0008]優(yōu)選的，所述E面縱向膜片包括介質基片和設于介質基片上的多個耦合結構，兩兩相鄰的耦合結構之間開設有諧振腔。
[0009]優(yōu)選的，所述耦合結構的數(shù)量比濾波階數(shù)數(shù)量多一，諧振腔的數(shù)量與濾波階數(shù)數(shù)量相同。
[0010]優(yōu)選的，所述諧振腔的數(shù)量為奇數(shù)時，以中間諧振腔相對稱的兩個諧振腔寬度相等，中間諧振腔的寬度最大，向外兩側的諧振腔寬度依次減??；以中間諧振腔相對稱的兩個耦合結構寬度相等，由中間諧振腔與相鄰諧振腔形成的兩個耦合結構寬度相等且最大，由中間諧振腔為中心向外兩側形成的耦合結構寬度依次減小。
[0011]優(yōu)選的，所述諧振腔數(shù)量為偶數(shù)時，以中間耦合結構相對稱的兩個諧振腔寬度相等，由中間耦合結構與相鄰耦合結構形成的兩個諧振腔寬度相等且最大，由中間耦合結構為中心向外兩側的諧振腔寬度依次減??；以中間耦合結構相對稱的兩個耦合結構寬度相等，中間的耦合結構寬度最大，向外兩側的耦合結構寬度依次減小。
[0012]優(yōu)選的，所述E面縱向膜片的四個角上開設有金屬通孔。
[0013]優(yōu)選的，所述雙層彎曲熱執(zhí)行器包括硅襯底和設于硅襯底上的中間方盤，中間方盤的兩側都設有驅動梁，中間方盤上開設有釋放孔，所述中間方盤的數(shù)量與諧振腔相同，且--對應，每個中間方盤的大小與其對應的諧振腔大小相同。
[0014]優(yōu)選的，所述驅動梁包括四根梁，每根梁分為等長的兩部分，其中一部分為多晶娃，另一部分為表面鍍金的多晶娃。
[0015]優(yōu)選的，所述矩形波導包括下腔體和上腔體，下腔體和上腔體之間設有用于安裝E面縱向膜片和雙層彎曲熱執(zhí)行器的內腔。
[0016]優(yōu)選的，所述矩形波導由無氧銅材料制成，且表面鍍金。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所提供的可調太赫茲波導濾波器，將E面縱向膜片和雙層彎曲熱執(zhí)行器安裝在矩形波導的內腔中，具有工作頻率高，調諧范圍廣，易于制造，通用性強等優(yōu)點，在太赫茲系統(tǒng)中具有良好的應用前景。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明可調太赫茲波導濾波器的立體結構示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明E面縱向膜片的平面結構示意圖；
[0020]圖3是本發(fā)明E面縱向膜片的簡化結構側視圖；
[0021]圖4是本發(fā)明雙層彎曲熱執(zhí)行器的平面結構示意圖；
[0022]圖5是本發(fā)明雙層彎曲熱執(zhí)行器工作狀態(tài)時的示意圖；
[0023]圖6是本發(fā)明雙層彎曲熱執(zhí)行器工作狀態(tài)時的側視圖；
[0024]圖7是本發(fā)明雙層彎曲熱執(zhí)行器非工作狀態(tài)時的示意圖；
[0025]圖8是本發(fā)明雙層彎曲熱執(zhí)行器非工作狀態(tài)時的側視圖；
[0026]圖9是本發(fā)明雙層彎曲熱執(zhí)行器安裝在下腔體上的示意圖；
[0027]圖10是圖9豎直方向的剖視圖；
[0028]圖11是圖9水平方向的剖視圖；
[0029]圖12是本發(fā)明可調太赫茲波導濾波器的截去部分矩形波導后的示意圖；
[0030]圖13是本發(fā)明E面縱向膜片與下腔體的裝配示意圖；
[0031]圖14是本發(fā)明可調太赫茲波導濾波器的插入損耗曲線圖；
[0032]圖15是本發(fā)明可調太赫茲波導濾波器的回波損耗曲線圖。
[0033]附圖標記說明:1、E面縱向膜片；101、第一耦合結構；102、第一諧振腔；103、第二耦合結構；104、第二諧振腔；105、第三耦合結構；106、第三諧振腔；107、第四耦合結構；108、金屬通孔；109、介質基片；2、雙層彎曲熱執(zhí)行器；201、第一中間方盤；202、第二中間方盤；203、第三中間方盤；204、驅動梁；205、釋放孔；206、硅襯底；3、矩形波導；301、下腔體;302、上腔體。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明:
[0035]如圖1、圖12和圖13所示，本發(fā)明的一種基于雙層彎曲熱執(zhí)行器的可調太赫茲波導濾波器，包括E面縱向膜片1、雙層彎曲熱執(zhí)行器2和矩形波導3，矩形波導3包括下腔體301和上腔體302，下腔體301和上腔體302采用真空鉛焊的方式拼裝在一起，它們之間設有用于安裝E面縱向膜片I和雙層彎曲熱執(zhí)行器2的內腔，該內腔的端面為尺寸為aXb的矩形，其豎直方向的邊長為a，水平方向的變長為比且b < a，圖12是本發(fā)明可調太赫茲波導濾波器的沿矩形波導的長度方向截去部分矩形波導后的示意圖，這樣可以直觀的看到內腔安裝的E面縱向膜片I和雙層彎曲熱執(zhí)行器2，E面縱向膜片I水平安裝在矩形波導3內腔的中部，與長度為a的豎邊垂直；雙層彎曲熱執(zhí)行器2水平安裝在矩形波導3內腔的底部，位于E面縱向膜片I下方。具體的，矩形波導3由無氧銅材料制成，且表面鍍金；矩形波導3外觀上為一個兩端帶法蘭盤(圖中未示出)的標準波導管；作為一個整體以銑加工的方式生產。
[0036]如圖2和圖3所示，E面縱向膜片I包括介質基片109和設于介質基片109上的多個耦合結構，兩兩相鄰的耦合結構之間開設有諧振腔，耦合結構的數(shù)量比濾波階數(shù)數(shù)量多一，諧振腔的數(shù)量與濾波階數(shù)數(shù)量相同，諧振腔的數(shù)量為奇數(shù)時，以中間諧振腔相對稱的兩個諧振腔寬度相等，中間諧振腔的寬度最大，向外兩側的諧振腔寬度依次減?。灰灾虚g諧振腔相對稱的兩個耦合結構寬度相等，由中間諧振腔與相鄰諧振腔形成的兩個耦合結構寬度相等且最大，由中間諧振腔為中心向外兩側形成的耦合結構寬度依次減??；