[實用新型]太赫茲頻段新型空芯介質管加載介質柵導波結構

有效

• 申請號: 201520803089.5
• 申請日: 2015-10-18
• 公開（公告）號: CN205376718U
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 王志輝
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十研究所
• 主分類號: H01P3/10
• 分類號: H01P3/10;H01P3/16;H01P3/12
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

技術領域

本實用新型涉及一種能夠廣泛應用于太赫茲成像和信號發射的導波結構。

背景技術

頻率0.1～10.0THz范圍內的電磁波被稱為太赫茲波。介于毫米波頻段與紅外線頻段之間太赫茲頻段電磁波頻段屬于遠紅外波段,具有波長短、方向性好、光子能量低、高穿透性等獨特性質，太赫茲系統在半導體材料、高溫超導材料的性質研究、斷層成像技術、無標記的基因檢查、細胞水平的成像、化學和生物的檢查，以及寬帶通信、微波定向等許多領域有廣泛的應用。由于THz波所處的特殊位置，它有很多優越的特性和非常重要的學術研究和應用價值，使得世界各國都給予極大的關注,因此太赫茲技術逐漸成為國際研究的熱點。它在物理、化學、天文學、生命科學和醫學等基礎研究領域，太赫茲的應用除了太赫茲信號源，還必須解決太赫茲信號的傳輸問題。傳輸線的研究對于太赫茲(THz)技術的發展非常重要，它可以有效地對太赫茲信號進行傳輸，降低信號的傳輸損耗。太赫茲波表現出一系列不同于其它電磁輻射的特殊性質:穿透能力強、光子能量低、可得到高分辨率的清晰圖像、可進行時間分辨的光譜測量等。但有太赫茲輻射源在輸出頻率可調性及輸出功率方面存在的局限性和太赫茲物體成像以及高功率發射需要在射頻輸出端具有很強的能量耦合的問題，由于水汽對THz波的強烈吸收，研究適用于不同應用需求的太赫茲波導成為急需，然而當前缺乏合適的導波材料和結構是制約太赫茲技術發展的重要原因。

對于太赫茲導波結構來說，最重要的特性就是：低色散、低損耗以及強能量聚集。當進行長距離電磁信號傳輸時，波導應具有低色散特性，但對于近距離傳輸時，低損耗以及強能量聚集特性就顯得更為重要。許多研究成果表明，太赫茲能量在許多介質材料中會被大量的吸收，這就給太赫茲導波結構實現低損耗傳輸以及強能量聚集特性帶來了一定的困難。在太赫茲頻段，物體成像以及高功率發射通常需要在輸出端具有很強的能量耦合特性，為了增強能量聚集特性，減小傳輸損耗，將電磁波約束在波導內部空氣區域中進行傳輸是一種行之有效的方法。由于現有技術太赫茲輻射源在輸出功率方面的局限性和當前太赫茲物體成像以及高功率發射需要在射頻輸出端具有很強的能量耦合的問題,普通的空芯介質管導波結構，通常不能很好的將電磁場約束在波導內部區域進行傳輸，有效地降低傳輸損耗及增強場約束能力。而且普通的空芯介質管導波結構存在制造工藝要求高，實際應用較困難，難于加工等問題。

本實用新型對介質管導波結構進行改進，提出了一種太赫茲頻段新型空芯介質管加載介質柵導波結構。

實用新型內容

本實用新型目的是針對現有技術太赫茲輻射源在輸出功率方面的局限性和當前太赫茲物體成像以及高功率發射需要在射頻輸出端具有很強的能量耦合的問題，提供一種結構簡單，易于加工實現，電磁能量耦合強度高的新型的空芯介質管加載介質柵導波結構。

本實用新型的上述目的可以通過以下技術方案予以實現，一種太赫茲頻段新型空芯介質管加載介質柵導波結構，具有一個空芯介質管1和空氣層2，其特征在于：在空芯介質管1內設有穿過空氣層2的金屬線導波結構3和將空氣層2分隔為兩個介質腔的介質柵4，介質柵4以等分均布的柵格的結構形式固聯在金屬線導波結構3的圓周上，外部射頻信號通過空芯介質管1和金屬線導波結構3，以及介質柵4所形成的空氣區域實現太赫茲射頻信號傳輸。

本實用新型具有如下有益效果：

結構簡單，易于加工。本實用新型在空芯介質管1內設有穿過空氣層2的金屬線導波結構3和將空氣層2分隔為兩個介質腔的介質柵4，介質柵4以等分均布的柵格的結構形式固聯在金屬線導波結構3的圓周上，相對于現有技術共面波導、平板波導、介質光纖等導波結構和普通空芯介質管導波結構，本實用新型介質管和金屬線波導的結構形式具有結構更為簡單，而且更易于加工實現的優勢。而且解決了現有太赫茲導波結構制造工藝要求高，實際應用較困難，難于加工等問題。

本實用新型在空芯介質管中增加一個金屬線導波結構，并在外部介質管與內部金屬線導波結構之間利用介質柵進行加固和互連，然后利用外部介質管與內部金屬線導波結構，以及介質柵之間的空氣區域進行射頻傳輸，減小外部輻射場，提高太赫茲信號的發射與接收的效率，實現超強能量聚集特性，解決了現有技術太赫茲輻射源在輸出功率方面的局限性和當前太赫茲物體成像以及高功率發射需要在射頻輸出端具有很強的能量耦合的問題。