THz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透射阵天线，包括介质基板和分设在其两侧的馈源及透射阵，所述透射阵由M

【技术实现步骤摘要】
THz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透射阵天线。

技术介绍

[0002]万物互联需要稳定、高速数据传输作为保证，为了应对爆炸性增长的业务需求，每一代无线通信都在往高速率和宽待的方向发展。对于4G来说，其峰值速率已经达到100Mbps，但随着5G的应用，用户的峰值速率达到了1Gbps。然后面对每年数以亿计的终端增长，人们不得不再追求更高速度和更高效率的数据传输。预计未来6G时代用户峰值速率将达到Tbps以上。而对于基站间回传链路来说，带来的带宽和频谱资源的巨大需求。然而无线通信可以利用的频谱资源有限，因此亟需开发无线通信传输新维度。
[0003]从Sub
‑
GHz 5G发展到毫米波、再到太赫兹频段，随着频率的提高，波长会相应对的减小。因此天线的辐射范围也在变小，对于太赫兹天线而言，传统的全向辐射、宽角度覆盖已不再适用，波束成形和灵活波束指向成为新的要求。传统毫米波天线采用SIW(基片集成波导)来实现波束偏转和多波束，但随着阵列规模的增大，馈电网络的设计复杂度也会随之大幅提升。同时馈电网络的插入损耗也会进一步提高，这对于高频天线，尤其是THz频段的天线而言是比较致命的。因此，亟需一种设计复杂度较低的灵活波束成形的THz天线。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种THz透射阵天线，具有较为简单的结构，同时可在设计制造天线时灵活地改变天线细部特征来实现所需求的波束形状。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种THz透射阵天线，包括介质基板和分设在其两侧的馈源及透射阵，所述透射阵由M
×
N个周期性排列在所述介质基板上的介质柱组成，所述馈源的发射端朝向所述透射阵的中心，所述天线的焦径比为0.75
‑
0.9，所述介质柱为边长为L、高度为H方形柱体，各个所述介质柱对于所透射的电磁波的相移值为P
ij
，调节各个所述介质柱的高度可使透射过其的电磁波产生预设的相移值，其中
[0006][0007]式中，i和j均为大于0的自然数，且i≤M，j≤N，λ0为所述电磁波的中心频率所对应的波长。
[0008]优选地，在所述介质柱透射出的电磁波的方向相同时，
[0009][0010][0011]式中，F为所述天线的焦距，d
ij
为各个所述介质柱与所述馈源的距离。
[0012]优选地，在所述透射阵所透射出的电磁波为单波束形状时，各个所述介质柱对于
所透射的电磁波的相移值为P
单ij
，
[0013][0014][0015][0016]式中，d
ij
为各个所述介质柱与所述馈源的距离，为各个所述介质柱透射出的电磁波的角度。
[0017]优选地，所述透射阵所透射的电磁波还叠加有轨道角动量波束，各个所述介质柱对于所透射的电磁波的相移值为P
单ij_OAM
，
[0018]P
单ij_OAM
＝P
单ij
+P
OAM
[0019][0020]式中，l为任一实数，P
OAM
为所述透射阵所透射的电磁波仅为轨道角动量波束时各个所述介质柱对于所透射的电磁波的相移值。
[0021]优选地，所述透射阵所透射的电磁波还叠加有贝塞尔波束，各个所述介质柱对于所透射的电磁波的相移值为P
单ij_OAM_Bessel
，
[0022]P
单ij_OAM_Bessel
＝P
单ij_OAM
+P
Bessel
[0023][0024]式中，β为所述贝塞尔波束的扩散角度，且10
°
≤β≤15
°
，P
Bessel
为所述透射阵所透射的电磁波仅为贝塞尔波束时各个所述介质柱对于所透射的电磁波的相移值。
[0025]优选地，所述透射阵所透射出的电磁波为两个所述单波束叠加而成的双波束形状，各个所述介质柱对于所透射的电磁波的相移值为P
双ij
，
[0026]P
双ij
＝arg[exp(P
1单ij
)+exp(P
2单ij
)][0027]式中，P
1单ij
和P
2单ij
为两个所述单波束单独存在时各个所述介质柱对于所透射的电磁波的相移值。
[0028]优选地，所述透射阵所透射的电磁波还叠加有轨道角动量波束，各个所述介质柱对于所透射的电磁波的相移值为P
双ij_OAM
，
[0029]P
双ij_OAM
＝P
双ij
+P
OAM
[0030][0031]式中，l为任一实数，P
OAM
为所述透射阵所透射的电磁波仅为轨道角动量波束时各个所述介质柱对于所透射的电磁波的相移值。
[0032]优选地，所述透射阵所透射的电磁波还叠加有贝塞尔波束，各个所述介质柱对于所透射的电磁波的相移值为P
双ij_OAM_Bessel
，
[0033]P
双ij_OAM_Bessel
＝P
双ij_OAM
+P
Bessel
[0034][0035]式中，β为所述贝塞尔波束的扩散角度，且10
°
≤β≤15
°
，P
Bessel
为所述透射阵所透射的电磁波仅为贝塞尔波束时各个所述介质柱对于所透射的电磁波的相移值。
[0036]优选地，θ0＝45
°
，
[0037]优选地，所述天线还包括：支撑板，中心位置与所述馈源固定连接；支撑柱，固定设在所述支撑板和所述介质基板之间。
[0038]根据上面的描述和实践可知，本专利技术所述的THz透射阵天线其结构组成较为简单，仅涉及馈源、介质基板和若干介质柱组成的透射阵，在设计制造该天线时，调节各个介质柱的高度可使透射过其的电磁波产生预设的相移值，当馈源发射信号后，透射阵中不同的单元可对电磁波产生预设的相移值，进而将馈源发射的球面波可以改变为所需要的聚焦波束、单波束、双波束等。
附图说明
[0039]图1为本专利技术的实施例一中涉及的THz透射阵天线的结构图。
[0040]图2为本专利技术的实施例一中涉及的THz透射阵天线中介质基板及透射阵的结构图。
[0041]图3为本专利技术的实施例一中涉及的THz透射阵天线中介质柱对不同频率电磁波的相移值与自身高度的关系图。
[0042]图4为本专利技术的实施例一中涉及的THz透射阵天线中介质柱对不同频率电磁波的透射率与自身高度的关系图。
[0043]图5为本专利技术的实施例一中涉及的THz透射阵天线在130GHz时的远场辐射图。
[0044]图6为本专利技术的实施例一中涉及的THz透射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种THz透射阵天线，其特征在于，包括介质基板和分设在其两侧的馈源及透射阵，所述透射阵由M
×
N个周期性排列在所述介质基板上的介质柱组成，所述馈源的发射端朝向所述透射阵的中心，所述天线的焦径比为0.75
‑
0.9，所述介质柱为边长为L、高度为H方形柱体，各个所述介质柱对于所透射的电磁波的相移值为P
ij
，调节各个所述介质柱的高度可使透射过其的电磁波产生预设的相移值，其中式中，i和j均为大于0的自然数，且i≤M，j≤N，λ0为所述电磁波的中心频率所对应的波长。2.如权利要求1所述的THz透射阵天线，其特征在于，在所述介质柱透射出的电磁波的方向相同时，在所述介质柱透射出的电磁波的方向相同时，式中，F为所述天线的焦距，d
ij
为各个所述介质柱与所述馈源的距离。3.如权利要求1所述的THz透射阵天线，其特征在于，在所述透射阵所透射出的电磁波为单波束形状时，各个所述介质柱对于所透射的电磁波的相移值为P
单ij
，，，式中，d
ij
为各个所述介质柱与所述馈源的距离，为各个所述介质柱透射出的电磁波的角度。4.如权利要求3所述的THz透射阵天线，其特征在于，所述透射阵所透射的电磁波还叠加有轨道角动量波束，各个所述介质柱对于所透射的电磁波的相移值为P
单ij_OAM
，P
单ij_OAM
＝P
单ij
+P
OAM
式中，l为任一实数，P
OAM
为所述透射阵所透射的电磁波仅为轨道角动量波束时各个所述介质柱对于所透射的电磁波的相移值。5.如权利要求4所述的THz透射阵天线，其特征在于，所述透射阵所透射的电磁波还叠加有贝塞尔波束，各个所述介质柱对于所透射的电磁波的相移值为P
单ij_OAM_Bessel
，P
单ij_OAM_Bessel
＝P
单ij_OAM
+P
Bessel
式中，β为所述贝塞尔波束的扩散角度，且10
°
≤β≤15
°...

【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：