THz双频透射阵天线制造技术

本发明专利技术涉及无线通信技术领域，公开了一种THz双频透射阵天线，包括馈源和透射组件，透射组件包括一侧表面设有金属层的介质基板，金属层上设有若干通孔形成的第一透射阵和第二透射阵；第一透射阵包括M

【技术实现步骤摘要】
THz双频透射阵天线


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体的，涉及一种THz双频透射阵天线。

技术介绍

[0002]面向下一代的无线通信系统已经不仅仅局限于地面间通信，空天地一体化通信进程已然成为了必然趋势，6G技术在这一进程中扮演着不可或缺的角色。相比于频率较低的X波段、Ku波段等卫星通信，6G THz通信因其宽带宽、高增益、小尺寸等优势越来越受到关注。高增益和多波束天线由于其在通信应用和雷达系统中的实用价值而引起了研究人员的关注，近年来，出现了许多基于超表面的高增益和多波束天线。现阶段大部分都在研究单频段高增益透射阵天线，能实现频段和功能往往会有局限，所以THz透射阵通常需要天线具备多频段多功能特性。因此，设计满足THz频段需求的双频多功能天线已然成为了必然趋势。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种THz双频透射阵天线，其中的透射组件可对馈源发射的两个频段的电磁波进行相位偏转，通过调节透射组件中各个透射单元的相位补偿值，可以使所透射频段的电磁波产生偏转，以达到所需的波束形状。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供一种THz双频透射阵天线，包括馈源和透射组件，所述透射组件包括一侧表面设有金属层的介质基板，所述金属层上设有若干通孔形成的第一透射阵和第二透射阵；所述第一透射阵包括M
×
N个周期性排列的、十字孔构成的第一透射单元，用于透射所述馈源发射的第一频段电磁波，调节各个所述第一透射单元的长度L可以使所述第一透射单元对第一频段电磁波产生预设的相位补偿值；所述第二透射阵包括m
×
n个周期性排列的第二透射单元，用于透射所述馈源发射的第二频段电磁波，所述第二透射单元包括同心的圆孔和圆环孔，调节各个所述圆孔的半径r可以使所述第二透射单元对第二频段电磁波产生预设的相位补偿值；所述第一透射单元、第二透射单元交错布设在所述介质基板上。
[0005]优选地，所述十字孔的每个端部设有弧形孔。
[0006]优选地，所述透射组件包括四个所述介质基板，每个所述介质基板上设有相向的所述第一透射阵和第二透射阵，相邻所述介质基板的间距为D，D＝λ0/2；λ0为所述第一频段和第二频段中较高频段的中心频率电磁波所对应的波长；四个所述介质基板中相向的所述第一透射单元叠加后对所透射的第一频段电磁波的相位补偿值为P1，P1与L的关系为：P1＝a
1 sin(b1L+c1)；四个所述介质基板中相向的所述第二透射单元叠加后对所透射的第二频段电磁波的相位补偿值为P2，P2与r的关系为P2＝d1r+e1；式中，a1∈(323,526)，b1∈(0.004,0.01)，c1∈(13.8,18.6)，d1∈(
‑
3,
‑
2.3)，e1∈(410.7,530.3)，且L和r的单位均为μm。
[0007]优选地，a1＝424，b1＝0.007，c1＝16.2，d1＝
‑
2.66，e1＝470.5。
[0008]优选地，所述透射组件包括三个所述介质基板，每个所述介质基板上设有相向的所述第一透射阵和第二透射阵，相邻所述介质基板的间距为D，D＝λ0/2；λ0为所述第一频段
和第二频段中高频段的中心频率电磁波所对应的波长；三个所述介质基板中相向的所述第一透射单元叠加后对所透射的第一频段电磁波的相位补偿值为P3，P3与L的关系为：P3＝a
2 sin(b2L+c2)；三个所述介质基板中相向的所述第二透射单元叠加后对所透射的第二频段电磁波的相位补偿值为P4，P4与r的关系为：P4＝d2r+e2；式中，a2＝401.5，b2＝0.004，c2＝18.5，d2＝
‑
1.7，e2＝55.3，且W和r的单位均为μm。
[0009]优选地，所述透射组件的各个透射单元末端所透射出的电磁波的角度为其与各个透射单元的相位补偿值P的关系为：
[0010][0011][0012]式中，(x0,y0,z0)为所述馈源的坐标，(x
i
,y
j
)为第i行、第j列的所述透射单元的坐标，d
ij
为各个所述透射单元与馈源的距离，k0＝2π/λ
C
，θ为俯仰角、为方位角。
[0013]优选地，对于第一透射阵，θ＝0，对于第二透射阵，θ＝
±
20，
[0014]优选地，所述第一透射阵用于透射90GHz频段的电磁波；所述第二透射阵用于透射140GHz频段的电磁波。
[0015]优选地，M＝N＝m＝n＝21。
[0016]优选地，所述天线的焦径比为0.85。
[0017]根据上面的描述和实践可知，本专利技术所述的THz双频透射阵天线，通过在透射组件中设置两个透射阵来分别辐射两个不同频段的电磁波，在馈源的位置、各个透射单元的位置确定的前提下，通过调节各个透射阵中透射单元的尺寸，可以调整其对所透射电磁波的相位补偿值，进而可以利用该透射阵形成所需波束形状的电磁波，以适用于不同的应用场景。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的一个实施例中涉及的THz双频透射阵天线的结构示意图。
[0019]图2为本专利技术的一个实施例中涉及的THz双频透射阵天线的介质基板上第一透射阵和第二透射阵的分布图。
[0020]图3为图2中A部的放大图。
[0021]图4为本专利技术的一个实施例中涉及的THz双频透射阵天线在具有四个介质基板时，其上相向的四个第一透射单元对所透射的电磁波的相位补偿值与自身长度L的关系图。
[0022]图5为本专利技术的一个实施例中涉及的THz双频透射阵天线在具有四个介质基板时，其上相向的四个第二透射单元对所透射的电磁波的相位补偿值与自身圆孔半径r的关系图。
[0023]图6为本专利技术的一个实施例中涉及的THz双频透射阵天线在不同频率时的透射系数图。
[0024]图7为本专利技术的一个实施例中涉及的THz双频透射阵天线在不同频率时的峰值增益图。
[0025]图8为本专利技术的一个实施例中涉及的THz双频透射阵天线在90GHz时的方向图。
[0026]图9为本专利技术的一个实施例中涉及的THz双频透射阵天线在140GHz时的方向图。
[0027]图中的附图标记为：
[0028]1、馈源；2、透射组件；31、第一透射单元；32、第二透射单元；41、十字孔；42、圆弧孔；43、圆环孔；44、圆孔；5、介质基板；6、金属层。
具体实施方式
[0029]现在将参考附图更全面地描述示例性实施方式。然而，示例性实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例性实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
[0030]此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种THz双频透射阵天线，其特征在于，包括馈源和透射组件，所述透射组件包括一侧表面设有金属层的介质基板，所述金属层上设有若干通孔形成的第一透射阵和第二透射阵；所述第一透射阵包括M
×
N个周期性排列的、十字孔构成的第一透射单元，用于透射所述馈源发射的第一频段电磁波，调节各个所述第一透射单元的长度L可以使所述第一透射单元对第一频段电磁波产生预设的相位补偿值；所述第二透射阵包括m
×
n个周期性排列的第二透射单元，用于透射所述馈源发射的第二频段电磁波，所述第二透射单元包括同心的圆孔和圆环孔，调节各个所述圆孔的半径r可以使所述第二透射单元对第二频段电磁波产生预设的相位补偿值；所述第一透射单元、第二透射单元交错布设在所述介质基板上。2.如权利要求1所述的THz双频透射阵天线，其特征在于，所述十字孔的每个端部设有弧形孔。3.如权利要求1所述的THz双频透射阵天线，其特征在于，所述透射组件包括四个所述介质基板，每个所述介质基板上设有相向的所述第一透射阵和第二透射阵，相邻所述介质基板的间距为D，D＝λ0/2；λ0为所述第一频段和第二频段中较高频段的中心频率电磁波所对应的波长；四个所述介质基板中相向的所述第一透射单元叠加后对所透射的第一频段电磁波的相位补偿值为P1，P1与L的关系为：P1＝a1sin(b1L+c1)；四个所述介质基板中相向的所述第二透射单元叠加后对所透射的第二频段电磁波的相位补偿值为P2，P2与r的关系为P2＝d1r+e1；式中，a1∈(323,526)，b1∈(0.004,0.01)，c1∈(13.8,18.6)，d1∈(
‑
3,
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2.3)，e1∈(410.7,530.3)，且L和r的单位均为μm。4.如权利要求3所述的THz双频透射阵天线，其特征在于，a1＝424，b1＝0.007，c1＝16.2，d1＝
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁胜，
申请(专利权)人：东莞市南斗星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：