[發(fā)明專利]一種基于太赫茲的同步收發(fā)無線系統(tǒng)中的極化變換器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201019185016.3
• 申請日: 2010-02-08
• 公開（公告）號: CN101820089A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王學(xué)田;陳劫塵;房麗麗
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: H01P1/17
• 分類號: H01P1/17
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于太赫茲頻段的極化變換器，屬于同步收發(fā)無線技術(shù) 領(lǐng)域。

背景技術(shù)

太赫茲(THz)技術(shù)之所以引起廣泛的關(guān)注，是由于THz脈沖電磁波具有 極其寬廣的頻譜，在無線電物理領(lǐng)域稱為亞毫米波(SMMW)，在光學(xué)領(lǐng)域則習(xí) 慣稱之為遠(yuǎn)紅外(FIR)。

目前，普遍采用的太赫茲頻段是由英國定義的100GHz～10THz(現(xiàn)在研究 較多的通常在0.2～3THz范圍內(nèi))，它是介于毫米波和紅外光之間相當(dāng)寬的一個 區(qū)域。1974年，THz首次在《微波理論與技術(shù)》(MTT)學(xué)報上出現(xiàn)，當(dāng)時是用 來描述米切爾森干涉計的光譜特性。此后，THz又被應(yīng)用于描述點接觸型二極 管探測器的頻率特性。從頻譜分布來看，亞毫米波的低端與毫米波的高端相連， 亞毫米波的高端則和紅外、光波相接。由此可知，本領(lǐng)域必然兼容微波、光波 兩門技術(shù)學(xué)科的理論、研究方法和技術(shù)，并將逐漸發(fā)展成為一門知識密集和技 術(shù)密集的綜合性分支學(xué)科。隨著近十幾年來超導(dǎo)技術(shù)、光學(xué)參量器件和各種激 光器的發(fā)展，使THz技術(shù)的物理機(jī)制、檢測技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)研究得到了全面發(fā) 展。

收發(fā)隔離網(wǎng)絡(luò)是所有同步收發(fā)無線系統(tǒng)中(如雷達(dá)等)的重要部件之一， 它起著隔離發(fā)射機(jī)電磁波信號以免其直接進(jìn)入接收機(jī)，達(dá)到保護(hù)接收機(jī)的作用。 基于正交極化隔離原理的準(zhǔn)光學(xué)收發(fā)隔離網(wǎng)絡(luò)的工作原理為：發(fā)射天線發(fā)射出 的電磁波為線極化波(假設(shè)水平線極化波為Eo，垂直極化波為Ep)，水平線極 化波將通過極化隔離裝置，而垂直線極化波將被隔離。發(fā)射天線發(fā)射的水平線 極化波通過極化隔離裝置后，進(jìn)入極化變換器。極化變換器起著將線極化波E_TR變換為圓極化波(假設(shè)為左旋)的作用，最終通過反射板發(fā)射的是左旋圓極化 波，2軸萬向節(jié)可以帶動電磁波進(jìn)行空間的二維掃描。發(fā)射電磁波照射到被探測 目標(biāo)后，其回波仍然是圓極化波，但是其旋向改變?yōu)榘l(fā)射波旋向的相反方向， 即右旋圓極化波。此右旋圓極化波經(jīng)過極化變換器后將變?yōu)榫€極化波，其極化 方向?qū)⒆優(yōu)榘l(fā)射線極化波的正交方向(即垂直線極化波)。此垂直線極化波經(jīng)過 透鏡后，將由極化隔離裝置反射進(jìn)入接收天線。

目前，現(xiàn)有的極化變換器通常是采用工作在100GHz以下的波導(dǎo)圓極化器， 無法適用于高頻段。例如對于214GHz-226GHz頻段，由于波導(dǎo)尺寸只有毫米 量級，加工精度很難達(dá)到要求。如果采用光學(xué)中的合成藍(lán)寶石來實現(xiàn)，由于材 質(zhì)本身參數(shù)不固定，可行性不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決上述問題，提出一種適用 于太赫茲頻段為216GHz-224GHz的同步收發(fā)無線系統(tǒng)中的極化變換器。

本發(fā)明裝置所采用的技術(shù)方案為：

一種基于太赫茲的同步收發(fā)無線系統(tǒng)中的極化變換器，包括一個基底，在 該基底上表面經(jīng)微加工工藝噴涂有多條金屬線條柵格，在該基底下表面涂覆一 層金屬涂層。

其中，所述基底厚度為0.2mm-0.3mm；直徑越大越好，但不小于100mm。 選取基底的材質(zhì)時，要求其在216GHz以上具有對于電磁波穿透率不小于-1.5dB 的性質(zhì)，同時，基底材質(zhì)的硬度值在3-7之間。

所述上表面每一條金屬線條柵格均為等寬線條，且線寬為不大于10μm，厚 度不超過1um。每兩條金屬線條柵格之間的距離相等，間距值的大小在70μm- 100μm之間選取。金屬線條柵格的電導(dǎo)率越高越好，但不能低于鋁。

所述下表面涂覆的金屬涂層，其電導(dǎo)率越高越好，但不能低于鋁。上表面 和下表面所采用的金屬材料可以不相同，優(yōu)選相同。

有益效果

本發(fā)明所提出的極化變換器，對于太赫茲頻段為216GHz-224GHz的同步 收發(fā)無線系統(tǒng)，其電磁波正交分量的幅度差小于0.5dB，正交分量相位差小于5°， 對于正交極化波分別實現(xiàn)傳輸損耗不大于4.4dB，輸入功率不大于20W。

通過采用本發(fā)明裝置，THz技術(shù)可廣泛地應(yīng)用于軍事、醫(yī)學(xué)、天文、生物 等領(lǐng)域，具有極大的科研和實用價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述極化變換器的上表面俯視結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明所述極化變換器的側(cè)視剖面圖；

圖3為采用本發(fā)明所述極化變換器的工作原理圖；

圖4為本發(fā)明所述極化變換器的石英玻璃基底厚度對正交分量幅度差的影 響效果示意圖；