【摘 要】
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近年来,随着太赫兹源和探测器取得快速进步,使得太赫兹技术在太赫兹无线通信系统、无损探测、安检和物体成像等领域得到应用。太赫兹调制器是太赫兹无线通信系统不可或缺的功能性器件,对其研究具有重要的理论价值和实用意义。论文首先阐述了太赫兹无线通信系统和太赫兹调制器的研究现状,总结了现阶段太赫兹调制器研究存在的问题。其次,分析了高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transis
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近年来,随着太赫兹源和探测器取得快速进步,使得太赫兹技术在太赫兹无线通信系统、无损探测、安检和物体成像等领域得到应用。太赫兹调制器是太赫兹无线通信系统不可或缺的功能性器件,对其研究具有重要的理论价值和实用意义。论文首先阐述了太赫兹无线通信系统和太赫兹调制器的研究现状,总结了现阶段太赫兹调制器研究存在的问题。其次,分析了高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistor,HEMT）的功能和超材料的电磁特性,尝试将HEMT和超材料结构相结合,构建太赫兹调制器,继而分析其调制原理。再其次,根据目前太赫兹调制器存在的问题,设计了两款基于HEMT和超材料结构的太赫兹调制器,利用电磁仿真软件CST STUDIO SUITE 2018中的Microwave Studio对这两款太赫兹调制器进行模拟仿真,获得太赫兹调制器的相关性能参数,并分析了两款太赫兹调制器的结构参数对器件性能（调制深度）的影响。最后选择性能参数较优的调制器进行实物加工和调制性能测试,将测试与仿真结果对比分析。本论文设计的两款太赫兹调制器分别解决了目前存在的两个问题,其中一款调制器解决了器件对入射极化方向为x和y的太赫兹波敏感问题,其结构主要由两个开口“弓”形结构和斜“十”字馈线组成;当入射太赫兹波极化方向为x时,调制器在0.220THz处的调制深度为93.09%;当入射太赫兹波极化方向为y时,调制器在0.220THz处的调制深度同样为93.09%;结果显示该款调制器对x极化方向入射的太赫兹波和y极化方向入射的太赫兹波不敏感。另一款为太赫兹双通道调制器,其能在两个大气窗口（0.220THz和0.340THz）工作且能实现独立控制;当调制器独立工作时,调制器在0.220THz处的调制深度为91.32%,在0.340THz处的调制深度93.14%;当调制器在两个工作频率同时工作时,调制器在0.220THz处的调制深度为92.16%,在0.340THz处的调制深度为94.65%。综合考虑,选择第二款太赫兹调制器进行实物加工,并对该调制器进行参数测试,将实验测试与模拟仿真的结果进行对比,分析造成误差的原因。本论文设计的两款太赫兹调制器均具有良好的调制深度,其中一款调制器对入射极化方向为x和y的太赫兹波均不敏感,该款调制器使用简单,灵活性强;另一款能独立控制的双通道调制器极大地利用了频谱资源。两款太赫兹调制器在无线通信和物体成像领域均具有重要的应用价值。
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