THz双频反射阵天线制造技术

本发明专利技术涉及无线通信技术领域，公开了一种THz双频反射阵天线，包括馈源、介质基板和金属地，馈源、金属地分别设在介质基板的两侧，在介质基板的靠近馈源的一侧表面设有第一反射阵和第二反射阵；第一反射阵包括M

【技术实现步骤摘要】
THz双频反射阵天线


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

技术介绍

[0002]随着5G的逐渐普及，下一代通信技术6G的研发也在紧锣密鼓的进行中，目前在通信领域领先的国家都在加大6G方面研发的投入。根据目前的研发目标，6G预计将实现5G十倍以上的通信速率。在相关应用方面，6G预计将继续5G的道路，在覆盖个人通信的同时，继续覆盖物联网和智能工业应用，包括超高速工厂内无线接入等。为了支持更大的通信速率，根据香农定律，信道容量必须相应增加，通常而言这意味着需要增加通信带宽。为了增加通信带宽，最直接的方法就是提升载波频率，而这也是太赫兹在6G领域得到特别关注的原因。一般来说，太赫兹(THz)是指载波频率在300GHz
‑
3THz范围内的频段，而Sub
‑
THz(亚太赫兹)则是指100
‑
300GHz左右的频段。在此背景下，设计一款应用在Sub
‑
THz频段的阵列天线具备很好的应用前景。
[0003]在反射阵天线当中，双频天线对反射阵单元性能有着很高的要求，在满足360度相移范围和较好反射系数的同时，需要两个频段的结构变化互不影响。而多功能反射阵天线多见于可重构天线而言，在毫米波频段的多频反射阵天线中比较少见。在Sub
‑
THz(亚太赫兹)频段，设计一款多频反射阵天线，采用单波束和多波束组合的形式实现多功能复用具备较好的应用前景。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种THz双频反射阵天线，可以在两个频段范围内实现较大的相位补偿进而获取所需的波束，同时具有较好的反射系数，确保天线具有较高的增益。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种THz双频反射阵天线，包括馈源、介质基板和金属地，所述馈源、金属地分别设在所述介质基板的两侧，在所述介质基板的靠近所述馈源的一侧表面设有第一反射阵和第二反射阵；所述第一反射阵包括M
×
N个周期性排列的、两个同心的第一金属环构成的第一反射单元，用于反射所述馈源发射的第一频段信号，调节各个所述第一反射单元中位于内部的所述第一金属环的宽度可以使所述第一反射单元对第一频段信号产生预设的相位补偿值；所述第二反射阵包括m
×
n个周期性排列的、两个同心的第二金属环构成的第二反射单元，用于反射所述馈源发射的第二频段信号，调节各个所述第二反射单元中位于内部的所述第二金属环的宽度可以使所述第二反射单元对第二频段信号产生预设的相位补偿值；所述第一反射单元、第二反射单元交错布设在所述介质基板上。
[0006]优选地，所述第一反射单元上还设有贯穿两个所述第一金属环的第一连接线；所述第二反射单元上还设有贯穿两个所述第二金属环的第二连接线；其中，所述第一连接线与所述第二连接线相互垂直且均为金属材质。
[0007]优选地，所述第一频段为90GHz，所述第一金属环为方形环，位于内部的所述第一
金属环的边长为L，且L的取值范围为0.2
‑
1mm；所述第二频段为140GHz，所述第二金属环为圆形环，位于内部的所述第二金属环的半径为r，且r的取值范围为0.1
‑
0.5mm。
[0008]优选地，所述第一连接线的中心与所述第一金属环同心，且在中心处设有方形的金属片。
[0009]优选地，所述第二连接线的中心与所述第二金属环同心，且在中心处设有圆形的金属片。
[0010]优选地，r和L的的计算公式为：
[0011]phase＝7175.8r3‑
4798.8r2‑
276.1r+197.3
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(1)
[0012]phase＝548.4L3‑
1045.7L2+558.9L
‑
73.9
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(2)
[0013]式中，phase为各个所述第一反射单元、第二反射单元的相位补偿值。
[0014]优选地，各个所述第一反射单元、第二反射单元的相位补偿值phase的计算公式为：
[0015][0016][0017]式中，(x0,y0,z0)为所述馈源的坐标，(x
i
,y
j
)为第i行、第j列的所述第一反射单元、第二反射单元的坐标，(θ,φ)为所述第一反射单元、第二反射单元所反射的信号的角度，p0为中心反射单元的相位，d
ij
为所述第一反射单元、第二反射单元与所述馈源之间的直线距离，λ为工作频率信号的波长。
[0018]优选地，对于所述第一反射阵，θ＝25
°
，φ＝45
°
、135
°
、225
°
、315
°
，计算第一反射单元的相位补偿值时需将四个所述φ值均代入所述公式(3)并对四个结果进行求和；对于所述第二反射阵，θ＝20
°
，φ＝0
°
。
[0019]优选地，M＝N＝20，m＝n＝19。
[0020]优选地，所述馈源偏转20
°
设置。
[0021]根据上面的描述和实践可知，本专利技术所述的THz双频反射阵天线在介质基板上设置了分别用于反射两个不同频段信号的第一反射阵和第二反射阵，第一反射阵包括M
×
N个周期性排列的、两个同心的第一金属环构成的第一反射单元，第二反射阵包括m
×
n个周期性排列的、两个同心的第二金属环构成的第二反射单元。通过改变上述位于各个反射单元中部的金属环的宽度来可改变其相位补偿值后，且改变的范围超过360
°
，综合各个反射单元可以获得所需相位的反射电磁信号。也即通过控制各个反射单元的相位补偿值可以获得所需形状的反射波束，例如单波束、双波束、四波束等。对于单波束而言可以实现波束聚束效果，适用于点对点通信；对于多波束而言，可以实现较大范围的信号覆盖，适用于点对多点通信。同时上述结构形式的第一反射单元和第二反射单元还具有较好的反射系数，能够提高该天线的增益。该天线能够仅通过单层介质基板即可实现360
°
的相移特性及良好的反射系数。
[0022]另外，由于该天线为双频天线，第一反射阵和第二反射阵分别用于反射不同频段的电磁信号，因此通过改变二者的位于各个反射单元中部的金属环的宽度，可以使一个反射阵反射单波束电磁信号，用于点对点通信，使另一个反射阵反射多波束电磁信号，用于点
对多点通信。也即，该天线可以同时在不同的应用场景下进行工作。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的一个实施例中涉及的THz双频反射阵天线的侧视图。
[0024]图2为本专利技术的一个实施例中涉及的THz双频反射阵天线的第一反射阵、第二反射阵、介质基板和金属地的侧面的局部放大图。
[0025]图3为本专利技术的一个实施例中涉及的THz双本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种THz双频反射阵天线，其特征在于，包括馈源、介质基板和金属地，所述馈源、金属地分别设在所述介质基板的两侧，在所述介质基板的靠近所述馈源的一侧表面设有第一反射阵和第二反射阵；所述第一反射阵包括M
×
N个周期性排列的、两个同心的第一金属环构成的第一反射单元，用于反射所述馈源发射的第一频段信号，调节各个所述第一反射单元中位于内部的所述第一金属环的宽度可以使所述第一反射单元对第一频段信号产生预设的相位补偿值；所述第二反射阵包括m
×
n个周期性排列的、两个同心的第二金属环构成的第二反射单元，用于反射所述馈源发射的第二频段信号，调节各个所述第二反射单元中位于内部的所述第二金属环的宽度可以使所述第二反射单元对第二频段信号产生预设的相位补偿值；所述第一反射单元、第二反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双频反射阵天线，其特征在于，所述第一反射单元上还设有贯穿两个所述第一金属环的第一连接线；所述第二反射单元上还设有贯穿两个所述第二金属环的第二连接线；其中，所述第一连接线与所述第二连接线相互垂直且均为金属材质。3.如权利要求1所述的THz双频反射阵天线，其特征在于，所述第一频段为90GHz，所述第一金属环为方形环，位于内部的所述第一金属环的边长为L，且L的取值范围为0.2
‑
1mm；所述第二频段为140GHz，所述第二金属环为圆形环，位于内部的所述第二金属环的半径为r，且r的取值范围为0.1
‑
0.5mm。4.如权利要求3所述的THz双频反射阵天线，其特征在于，所述第一连接线的中心与所述第一金属环同心，且在中心处设有方形的金属片。5.如权利要求3所述的THz双频反射阵天线，其特征在于，所述第二连接线的中心与所述第二金属环同心，且在中心处设有圆形的金属片。6.如权利要求1所述的THz双频反射阵天线，其特征在于，r和L的的...

【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：