太赫兹天线系统技术方案

本发明专利技术公开了一种太赫兹天线系统，包括：主反射器、副反射器、第一馈源、透镜、第二馈源；所述第一馈源用于产生宽频太赫兹频率梳；所述透镜用于将第一馈源产生的宽频太赫兹梳进行会聚准直；所述第二馈源用于产生调频连续信号，并将所述调频连续信号发射。所述副反射器用于将会聚准直后宽频太赫兹频率梳反射至主反射面；所述主反射器将所述宽频太赫兹频率梳的高频太赫兹波进行再次反射。上述太赫兹天线系统，采用双馈源结构，把单一的输出频点扩展为具有一定带宽的输出频段，把宽带信号转变为带宽更大的调频连续信号，并将该信号发射，使得这种双馈源结构能够实现更大发射和接收带宽。

Terahertz antenna system

【技术实现步骤摘要】
太赫兹天线系统
本专利技术涉及太赫兹领域，特别是涉及一种太赫兹天线系统。
技术介绍
太赫兹天线系统作为太赫兹雷达系统关键部件，其性能好坏对整个雷达系统具有重要影响。传统的太赫兹天线系统结构简单、设计灵活，具有高增益、低旁瓣、高分辨率等特性，非常适用于高分辨雷达和智能探测系统。但由于发射和接收带宽较小，使得传统的太赫兹天线系统很难发射大带宽的信号。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有太赫兹天线系难以实现更大发射和接收带宽的技术问题，提供一种太赫兹天线系统。一种太赫兹天线系统，包括：主反射器、副反射器、第一馈源、第二馈源，所述主反射器及副反射器间隔设置，所述第一馈源设置于主反射器与副反射器之间，所述第二馈源设置于所述副反射器远离主反射器的一侧；所述第一馈源用于产生宽频太赫兹频率梳，并反射到副反射器；所述第二馈源用于产生调频连续信号，并将所述调频连续信号发射至副反射器；所述副反射器用于将会聚准直后宽频太赫兹频率梳反射至主反射器，并将所述调频连续信号透射到主反射器；所述主反射器将所述宽频太赫兹频率梳的高频太赫兹波或所述调频连续信号进行再次反射。在其中一个实施例中，所述第一馈源包括太赫兹级联激光器、射频注入模块和外腔谐振模块，所述太赫兹级联激光器与所述射频注入模块串联，所述射频注入模块与所述外腔谐振模块串联；所述太赫兹级联激光器用于发出太赫兹波；所述射频注入模块用于拓宽所述太赫兹波的频谱；所述外腔谐振模块用于对拓宽的太赫兹波的频谱进行采样，形成所述宽频太赫兹梳。在其中一个实施例中，所述第二馈源包括线性调频源、固态倍频链和圆极化喇叭，所述线性调频源与所述固态倍频链串联，所述固态倍频链与圆极化喇叭串联；所述线性调频源用于生成宽带信号；所述固态倍频链用于将所述宽带信号经过倍频的处理后形成所述调频连续信号；所述圆极化喇叭用于将所述发射所述调频连续信号。在其中一个实施例中，所述主反射器为抛物面结构，所述主反射器为抛物面结构，所述副反射器为双曲面结构，所述主反射器与所述副反射器同轴设置且弯曲方向相同，所述主反射器与副反射器的实焦点重合。在其中一个实施例中，所述太赫兹天线系统还包括馈源切换机构和透镜，所述馈源切换机构用于实现馈源间的切换；所述透镜与所述第一馈源相邻设置，所述透镜用于将所述第一馈源产生的宽频太赫兹梳进行准直。在其中一个实施例中，所述第二馈源设置于所述主反射器与副反射器重合的实焦点处；所述第一馈源设置于副反射器双曲面的虚焦点处。在其中一个实施例中，所述副反射面包括周期性排列的超材料结构单元在其中一个实施例中，所述超材料结构单元包括第一金属层、介质加载层、第二金属层和高频基板层，所述第一金属层与所述第二金属层不相邻，所述介质加载层位于第一金属层和第二金属层之间，所述高频基板层位于远离第一基板层的一端。在其中一个实施例中，所述超材料结构单元整体为正方形，所述第一金属层为十字形，所述第一金属层的面积小于所述第二金属层的面积。在其中一个实施例中，所述超材料结构单元的间隙构成串联电容，所述材料结构单元条带状结构构成串联电感，周期性超材料结构单元构成等效串联LC振荡电路；所述超材料结构单元的介电常数实部为正，磁导率实部为负。上述太赫兹天线系统，采用双馈源结构，所述第一馈源能够对所接收的激光频谱进行扩展，把单一的输出频点扩展为具有一定带宽的输出频段。所述第二馈源能将宽带信号转变为带宽更大的调频连续信号，并将该信号发射，使得这种双馈源结构能够实现更大发射和接收带宽。附图说明图1为所述太赫兹天线系统结构图；图2为第一馈源与透镜结构放大图；图3为第二馈源结构放大图；图4为超材料结构单元一种形态的俯视图；图5为在该种形态下超材料结构单元的左视图；图6为超材料结构单元的另一种形态的俯视图；图7为该形态下超材料结构单元的左视图；图8为周期性排列的超材料结构单元；图9为加入透镜前的第一馈源辐射方向图；图10为加入透镜后的第一馈源在软件HFSS中的工程模型；图11为第一馈源加透镜后辐射方向图；图12为第二馈源的COMSOL的工程模型及辐射方向图；图13为第二馈源喇叭的表面电场分布及等势线；其中：太赫兹天线系统10主反射器110副反射器120第一馈源130太赫兹量子级联激光器132射频注入模块134外腔谐振模块136透镜140第二馈源150线性调频源152固态倍频链154圆极化喇叭156超材料结构单元20第一金属层202介质加载层204第二金属层206高频基板208具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图及具体实施例对太赫兹天线系统进行进一步的描述。但是，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不限于本专利技术所描述的实施例。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参阅图1，本专利技术的一个实施例，提供一种太赫兹天线系统10包括：主反射器110、副反射器120、第一馈源130、第二馈源150；所述主反射器110及副反射器120间隔设置，所述第一馈源130设置于主反射器110与副反射器120之间，所述第二馈源150设置于所述副反射器120远离主反射器110的一侧。所述第一馈源130用于产生宽频太赫兹频率梳，并反射到副反射器120上；所述第二馈源150用于产生调频连续信号，并将所述调频连续信号发射至副反射器120；所述副反射器120用于将会聚准直后宽频太赫兹频率梳反射至主反射器110，并将所述调频连续信号透射到主反射器110；进一步的，在双反射面天线系统中，包括一个抛物面结构的主反射器110和一个双曲面结构的副反射器120。在其中一个实施例中，所述主反射器110为抛物面结构，焦点为F1’，所述副反射器120为双曲面结构，焦点有两个，分别是实焦点F1和虚焦点F2，所述主反射器110与所述副反射器120同轴设置且弯曲方向相同，所述主反射器110的焦点F1’与副反射器120的实焦点F1重合。进一步的，所述第二馈源150设置在所述主反射器110与副反射器120重合的实焦点F1处；所述第一馈源130设置在所述副反射器120双曲面的虚焦点F2处。所述第一馈源发出的宽频太赫兹波经副反射器120双曲面结构的反射后，可以理解为是从主反射器110抛物面结构的焦点F1’，也即副反射器120双曲面结构的实焦点F1发出的另一个宽频太赫兹波，然后再投射到主反射器110的抛物面上。进一步的，所述太赫兹天线系统10可以实现更大的发射和接收带宽。具体的，所述太赫兹天线系统10还采用了双馈源结构，包括第一馈源130和第二馈源150，所述第一馈源130能产生宽频太赫兹频率梳，所述宽频的频带范围在2.5THz～5THz，可用于物质识别；所述第二馈源150是中心频率670GHz，带宽50GHz的调频连续波，用于成像。需要说明的是，本申请提到高频是指所述第一馈源所产生的频带范围在2.5THz～5THz的太赫兹波，相对的，低频为所述第二馈源形成的中心频率为670GHz，带宽50GHz的太赫兹波。在其中一个实施例中，请参阅图2，所述第一馈源130包括太赫兹级联激本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太赫兹天线系统，其特征在于，包括：主反射器、副反射器、第一馈源、第二馈源，所述主反射器及副反射器间隔设置，所述第一馈源设置于主反射器与副反射器之间，所述第二馈源设置于所述副反射器远离主反射器的一侧；所述第一馈源用于产生宽频太赫兹频率梳，并反射到副反射器；所述第二馈源用于产生调频连续信号，并将所述调频连续信号发射至副反射器；所述副反射器用于将会聚准直后宽频太赫兹频率梳反射至主反射器，并将所述调频连续信号透射到主反射器；所述主反射器将所述宽频太赫兹频率梳的高频太赫兹波或所述调频连续信号进行再次反射。

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹天线系统，其特征在于，包括：主反射器、副反射器、第一馈源、第二馈源，所述主反射器及副反射器间隔设置，所述第一馈源设置于主反射器与副反射器之间，所述第二馈源设置于所述副反射器远离主反射器的一侧；所述第一馈源用于产生宽频太赫兹频率梳，并反射到副反射器；所述第二馈源用于产生调频连续信号，并将所述调频连续信号发射至副反射器；所述副反射器用于将会聚准直后宽频太赫兹频率梳反射至主反射器，并将所述调频连续信号透射到主反射器；所述主反射器将所述宽频太赫兹频率梳的高频太赫兹波或所述调频连续信号进行再次反射。2.根据权利要求1所述的太赫兹天线系统，其特征在于，所述第一馈源包括太赫兹级联激光器、射频注入模块和外腔谐振模块，所述太赫兹级联激光器与所述射频注入模块串联，所述射频注入模块与所述外腔谐振模块串联；所述太赫兹级联激光器用于发出太赫兹波；所述射频注入模块用于拓宽所述太赫兹波的频谱；所述外腔谐振模块用于对拓宽的太赫兹波的频谱进行采样，形成所述宽频太赫兹梳。3.根据权利要求1所述的太赫兹天线系统，其特征在于，所述第二馈源包括线性调频源、固态倍频链和圆极化喇叭，所述线性调频源与所述固态倍频链串联，所述固态倍频链与圆极化喇叭串联；所述线性调频源用于生成宽带信号；所述固态倍频链用于将所述宽带信号经过倍频的处理后形成所述调频连续信号；所述圆极化喇叭用于将所述发射所述调频连续信号。4.根据权利要求1所述的太赫兹天线系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑小平，苏云鹏，邓晓娇，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11