太赫兹波(terehertz,1 THz=1024 GHz)在频谱中介于毫米波和远红外光之间,属于前沿性研究领域,并具有极大的战略价值。随着半导体技术的不断突破,尤其是基于宽带隙半导体的太赫兹有源器件得以实现,太赫兹波集成电路已经成为可能。然而由于大气中极性物质的衰减效应,太赫兹波在大气或者开放型电路中传播将受到一定限制,因此需要研究低损耗、高性能的太赫兹波传输线。在各类传输结构中,基片集成波导(SIW)是近年提出新型的封闭型传输线结构,即继承了传统矩形波导的高品质因数、抗辐射、抗干扰等特性,又具有易集成,易加工等优势,因此研究基于宽带隙半导体衬底的太赫兹基片集成波导具有重要意义。本文在分析太赫兹基片集成波导传输特性和微波网络理论的基础上,利用碳化硅工艺实现了一种太赫兹基片集成波导。在该结构的基础上,又设计了太赫兹波滤波器、功分器,并给出了相应的仿真结果。具体研究内容如下:(1)太赫兹基片集成波导的研究。基于电磁波的传输线理论,研究了基片集成波导在100GHz到200GHz的单模传输特性。针对通孔半径和间距的物理尺寸与太赫兹波长相比拟的情况,通过分析通孔半径、间距以及通孔形状对太赫兹基片集成波导的传输性能影响,提出了关于太赫基片集成波导的设计标准。为解决太赫兹基片集成波导的测试问题和太赫兹基片集成波导到平面电路的无隙集成问题,本文设计了太赫兹基片集成波导到两种平面电路的过渡结构:太赫兹基片集成波导到微带线的过渡结构,太赫兹基片集成波导到共面波导的过渡结构。(2)基于碳化硅(SiC)的半导体工艺的研究。为了在碳化硅衬底基片上实现高性能太赫兹基片集成波导,本文研究了碳化硅的材料特性和加工流程。经过磨片、冲洗、刻蚀、溅射、电镀等多道工艺流程,最终实现了一种基于碳化硅衬底的高性能太赫兹基片集成波导。这为后期设计的基于碳化硅衬底的太赫兹基片集成波导及其无源器件奠定了基础。(3)太赫兹滤波器的研究。为了提高太赫兹滤波器的频率选择性,本文在二端口网络的基础上,设计了混合电磁耦合四阶滤波器以及双模滤波器。其中混合电磁耦合四阶滤波器利用多腔体电磁耦合机制,在滤波器的通带两侧引入不对称传输零点,提高了太赫兹滤波器的频率选择性;双模滤波器利用一腔多模理论以及缺陷地理论,使高次模的简并模在圆柱腔体中正交耦合,不仅提高提高了太赫兹滤波器的频率选择性,而且实现了太赫兹滤波器的小型化。(4)太赫兹基片集成波导功分器的研究。从三端口网络理论出发,分别研究了Y型和T型太赫兹功分器。其中Y型太赫兹功分器利用金属化通孔的电感效应,调节各端口反射波和能量分布。T型太赫兹功分器利用基片集成波导的结构和工艺加工特点,通过改变部分通孔的间距和通孔的电阻率,引入电阻性损耗和辐射损耗,改善了各端口的匹配特性。