太赫兹体硅mems多层波纹喇叭天线

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1、太赫兹体硅MEMS多层波纹喇叭天线江一帆2015年12月中图分类号：TN82UDC分类号：621.3太赫兹体硅MEMS多层波纹喇叭天线作者姓名江一帆学院名称信息与电子学院指导教师李镇研究员答辩委员会主席徐晓文教授申请学位工学硕士学科专业电子科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月Multi-LayerTerahertzCorrugatedHornAntennaBasedonMEMSTechnologyCandidateName：JiangYi-fanSchoolorDepartment:InformationandElectronicsFacultyMe

2、ntor:Prof.LiZhenChair,ThesisCommittee：Prof.XuXiaowenDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：ElectronicScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan,2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或

3、其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要太赫兹技术是目前世界各国研究的重中之重，而太赫兹传输线和太赫兹天线性能的探索对太赫兹技术的应用具有重要的现实意义，如何设计并实现高集成度的太赫兹天线是太赫兹系统发展的必然方向。微机电系统(MEMS)技术因其高精度、高一致性、低成本等特点可以用来制备太赫兹天线和功能器件。在上述背景下，本文基于MEMS技术研究了太赫兹频段多层波纹喇叭天线，并进行了制备和测试。给出了太赫兹多层体硅波纹喇叭天线，具有高增

4、益、低副瓣、方向图对称特性，解决了太赫兹天线增益低的问题。采用了多层工艺与MEMS工艺结合的方法，给出了多层MEMS工艺实施方案，设计并制备了工作于500GHz的多层体硅圆口面波纹喇叭天线、多层体硅角锥波纹喇叭天线和多层体硅对角波纹喇叭天线。仿真结果与测试结果吻合良好，测试结果表明，在470-530GHz频段，天线具有高增益、低副瓣、方向图对称等良好特性，并且天线端口匹配特性良好。在类似研究中，处于国内领先水平。对多层体硅MEMS工艺太赫兹天线技术进行分析。介绍波纹喇叭天线理论，对波纹喇叭的分类和场分布做出了详细分析。介绍MEMS加工技术（包括体微加工、表面微加工、键合技术

5、等），矩形波导的MEMS工艺实现流程，包括ICP刻蚀技术、内部腔体金属化和金金键合技术。结合THz功能器件的需求，给出了多层体硅MEMS工艺及实现方法，最后给出了多层体硅工艺的实现流程。基于多层体硅MEMS工艺和波纹喇叭天线理论，对太赫兹波纹喇叭进行设计。针对MEMS工艺的特点，从功能材料的角度出发，基于有限元法(FEM)，在太赫兹频段，设计了圆口面波纹喇叭天线，角锥喇叭天线和对角喇叭天线。对多层太赫兹波纹喇叭进行了工艺制备，设计天线测试工装，对天线进行装配。对天线的方向图和驻波进行了测试，在中心频率500GHz，天线增益均大于20dBi，E面和H面3-dB波束宽度差小于2

6、°，E面和H面的副瓣电平均小于-13dB，圆口面波纹喇叭天线的副瓣电平更是低于-20dB。测试结果和仿真结果吻合度高，验证了实验方案和仿真设计方法的可行性。关键词：太赫兹；MEMS；多层；波纹；喇叭天线I北京理工大学硕士学位论文AbstractTerahertztechnologyisoneofthemostimportantstudiesallaroundtheworldcurrently.ExplorationofTHztransmissionlinesandTHzantennashasimportantpracticalimplicationsonapplicatio

7、nsofterahertztechnology.Designandimplementofahighlyintegratedterahertzantennaisaninevitabletrendofthedevelopmentofterahertzsystem.Micro-electromechanicalsystems(MEMS)technologywithhighaccuracy,consistency,lowcost,canbeusedtomanufactureterahertzantennasandfunct