[發明專利]利用共面波導饋電的太赫茲螺旋天線

有效

• 申請號: 201110000291.0
• 申請日: 2011-01-04
• 公開（公告）號: CN102110888A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 黃風義;郭林;姜楠;唐旭升
• 申請（專利權）人: 東南大學;愛斯泰克（上海）高頻通訊技術有限公司
• 主分類號: H01Q11/08
• 分類號: H01Q11/08;H01Q1/48;H01Q1/36
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及的是一種太赫茲電磁波的天線技術，尤其涉及的是一種利用共面波導饋電的太赫茲螺旋天線。

背景技術

太赫茲(THz)電磁波是指頻率在0.1～10THz(波長為3000-30μm)范圍內的電磁波。它在長波段與毫米波重合，而在短波段與紅外線重合。是介于毫米波與紅外光之間相當寬范圍的電磁輻射區域。THz電磁波在很多基礎研究領域、工業應用及軍事應用領域有相當重要的應用。THz電磁波在十九世紀二十年代已經引起了科學家的興趣，但在二十世紀九十年代以前，由于缺乏有效的THz輻射源及檢測技術，科學家對THz電磁波的電磁輻射性質的了解非常有限，以致該波段被稱為電磁波譜中的THz空隙。該波段也是電磁波譜中有待進行全面研究的最后一個頻率窗口。近年來由于自由電子激光器和超快技術的發展，為THz脈沖的產生提供了穩定、可靠的激發光源，使THz輻射的產生機理、檢測術和應用技術的研究得到蓬勃發展。

THz技術之所以引起人們廣泛的關注，是由于THz電磁波有它獨自的特點，它在物體成像、環境監測、醫療診斷、射電天文、寬帶移動通訊、尤其是在衛星通訊和軍用雷達等方面具有重大的科學價值和廣闊的應用前景。THz技術在最近10年得到迅猛發展，并且在一些應用領域嶄露頭角。

隨著近十幾年來的研究，國際科技界公認，THz科學技術是一個非常重要的交叉前沿領域。由于THz的頻率很高，所以其空間分辨率很高。又由于脈沖很短(飛秒)，THz輻射具有很高的時間分辨率。THz成像技術及THz波譜技術就構成了THz應用的兩個主要關鍵技術。另一方面，THz的能量很小，不會對物質產生破壞作用，所以與X射線相比，它又有大的優勢。國際上對THz有以下幾點共識：THz輻射是一種新的、有很多獨特優點的輻射源；THz技術為科學技術的創新、國民經濟發展和國家安全等方面提供了一個非常誘人的機遇。

太赫茲雷達技術可以探測比微波雷達更小的目標和實現更精確的定位，具有更高的分辨率和更強的保密性，因而太赫茲雷達可成為未來高精度雷達的發展方向，有望在軍事裝備和國家安全等方面發揮巨大作用。國際通訊聯盟已指定200GHz的頻段為下一步衛星間通訊之用。進一步的發展必定進入300GHz以上的范圍，這實際上就是太赫茲通訊。

目前已有的THz天線有帶偶極子天線的棱錐喇叭腔(被用于800GHz的頻率即375μm的波長)、領結形偶極子天線(被用于28THz即10.6μm)、夾角反射器陣列天線、介質透鏡平面天線、雙偶極天線等。

微電子機械系統(MEMS，Micro?Electro?Mechanical?Systems)技術的研究開發興起于二十世紀八十年代中期，并逐漸成為國際研究的熱點。這種新興技術將光、機、電、材料、化學、控制、力學、生物等多項技術有機地結合起來，其目標是將信息獲取、處理及執行單元集成在一起的一體化集成系統。這種新興的技術能夠使光機電元件微型化，并具有高精度、高可靠性、響應速度快等優點，成為繼微電子技術后的又一次技術革命。

MEMS是一種全新的必須同時考慮多種物理場混合作用的研發領域，相對于傳統的機械，它們的尺寸更小，最大的不超過一個厘米，甚至僅僅為幾個微米，其厚度就更加微小。采用以硅為主的材料，電氣性能優良，硅材料的強度、硬度和楊氏模量與鐵相當，密度與鋁類似，熱傳導率接近鉬和鎢。采用與集成電路(IC)類似的生成技術，可大量利用IC生產中的成熟技術、工藝，進行大批量、低成本生產，使性價比相對于傳統“機械”制造技術大幅度提高。

在射頻前端中天線的微型化是系統微型化的關鍵技術之一。采用微型化內置天線可以減小無線通信設備的體積，天線的微型化和集成化已經成為各研究機構的研究目標。MEMS天線具有重量輕、體積小、成本低、可以和集成電路兼容等優點，MEMS技術領域的研究人員正在對其進行廣泛的研究，目前取得了多種可喜的應用成果，并且將在射頻通信這個廣闊的領域里與其他相關技術一起獲得與時俱進的發展。MEMS天線的種類較多常見的有微帶天線、縫隙天線、背腔印制天線、印刷偶極子天線等。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種利用共面波導饋電的太赫茲螺旋天線，應用于低成本、高傳輸速率的THz波段無線通信系統和THz波段成像系統。

技術方案：本發明包括螺旋線和共面波導饋線，所述共面波導饋線包括襯底、信號線和接地平面，其中：接地平面和信號線分別刻蝕于襯底的一個面上，信號線的兩側設有接地平面，信號線的一端和螺旋線相連，另一端和外界應用系統相連。