[發(fā)明專(zhuān)利]一種毫米波太赫茲波波導(dǎo)雙工器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610064299.6
• 申請(qǐng)日: 2016-01-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105591180B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂昕;王先南;胡偉東;劉埇;李斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01P1/207
• 分類(lèi)號(hào): H01P1/207
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專(zhuān)利中心 11120
• 代理人: 付雷杰;仇蕾安

本發(fā)明公開(kāi)了一種毫米波太赫茲波波導(dǎo)雙工器，屬于毫米波與太赫茲波雷達(dá)領(lǐng)域，該雙工器包括T型波導(dǎo)結(jié)和介質(zhì)，T型波導(dǎo)結(jié)是一個(gè)T型中空殼體結(jié)構(gòu)，其水平部分的一端水平延伸出由大到小的梯形過(guò)渡結(jié)構(gòu)，T型波導(dǎo)結(jié)的水平部分和垂直部分的端口均為矩形，所述水平部分一端的端口為端口I、所述梯形過(guò)渡結(jié)構(gòu)的端口為端口III，所述垂直部分的端口為端口II，所述介質(zhì)為一帶有金屬薄片的長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度與T型波導(dǎo)結(jié)的水平部分的長(zhǎng)度一致，寬和高均與端口III的寬和高一致，介質(zhì)穿過(guò)T型波導(dǎo)結(jié)內(nèi)部并與T型波導(dǎo)結(jié)的內(nèi)表面接觸且固定；本發(fā)明能夠克服毫米波與太赫茲波共口徑傳輸難的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于毫米波與太赫茲波雷達(dá)領(lǐng)域，具體涉及一種毫米波太赫茲波波導(dǎo)雙工器。

背景技術(shù)

云是影響地氣系統(tǒng)輻射平衡的重要因子，且是影響全球氣象和氣候變化的關(guān)鍵氣象要素之一，云的分布和變化的精確描述是提升應(yīng)對(duì)氣候變化能力和改進(jìn)天氣預(yù)報(bào)急需解決的重要科學(xué)問(wèn)題。

毫米波雷達(dá)是目前較成熟觀測(cè)云的有效手段，它利用云粒子對(duì)電磁波的瑞利散射特性，通過(guò)對(duì)云的雷達(dá)回波來(lái)分析云的微觀和宏觀特性。相對(duì)于厘米波雷達(dá)而言，毫米波雷達(dá)對(duì)云粒子具有更高的探測(cè)靈敏度，它可以探測(cè)從直徑為幾微米的云粒子到弱降水粒子的范圍；相對(duì)于激光雷達(dá)，毫米波雷達(dá)可以穿過(guò)多層云，描述云內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)，并且可以連續(xù)監(jiān)測(cè)云的垂直剖面變化。

太赫茲科學(xué)技術(shù)作為當(dāng)前發(fā)展迅猛的新興交叉學(xué)科領(lǐng)域，對(duì)于氣象探測(cè)具有獨(dú)特的優(yōu)越性及重要應(yīng)用，是一個(gè)具有前瞻性和戰(zhàn)略性的研究領(lǐng)域。對(duì)于及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)高影響天氣發(fā)生發(fā)展變化進(jìn)行監(jiān)視和預(yù)警的要求，云粒子的準(zhǔn)確描述可以提供關(guān)鍵信息。云粒子在太赫茲波段具有強(qiáng)烈的后向散射特性，其散射信號(hào)強(qiáng)度在該波段與云粒子的相態(tài)，雪晶的融化過(guò)程高度相關(guān)，因此太赫茲云雷達(dá)可通過(guò)監(jiān)視云粒子的發(fā)展過(guò)程，支持暴雨臺(tái)風(fēng)等高影響天氣預(yù)警。目前已經(jīng)采用的毫米波云雷達(dá)由于觀測(cè)波段的局限性，無(wú)法準(zhǔn)確提供以上信息。如能盡早突破太赫茲、毫米波云雷達(dá)多源空間一致性觀測(cè)及應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)有觀測(cè)能力，發(fā)展多源、多尺度觀測(cè)數(shù)據(jù)同化、融合與集成技術(shù)，將顯著提高暴雨發(fā)展過(guò)程的監(jiān)視及評(píng)估能力，為防災(zāi)減災(zāi)及應(yīng)對(duì)氣候變化服務(wù)。

毫米波與太赫茲雙頻共孔徑等波束天線的實(shí)現(xiàn)將作為毫米波太赫茲云雷達(dá)的重要技術(shù)支撐。而對(duì)于目前的雙頻/多頻共孔徑天線而言，工作頻段并不能達(dá)到要求，毫米波與太赫茲波共口徑傳輸問(wèn)題比較難克服，而本發(fā)明克服了以上問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種毫米波太赫茲波波導(dǎo)雙工器，不但能夠克服目前的雙頻/多頻共孔徑天線的工作頻段并不能達(dá)到高頻段的要求，還能夠克服毫米波與太赫茲波共口徑傳輸難的問(wèn)題。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施方案如下：

一種毫米波太赫茲波波導(dǎo)雙工器是一種具有三通道的空心殼體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括T型波導(dǎo)結(jié)和介質(zhì)，所述T型波導(dǎo)結(jié)是一個(gè)T型中空殼體結(jié)構(gòu)，其水平部分的一端水平延伸出由大到小的梯形過(guò)渡結(jié)構(gòu)，T型波導(dǎo)結(jié)的水平部分和垂直部分的端口均為矩形，所述水平部分一端的端口為端口I、所述水平部分另一端的梯形過(guò)渡結(jié)構(gòu)的端口為端口III，所述垂直部分的端口為端口II，所述介質(zhì)為一帶有金屬薄片的長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度與T型波導(dǎo)結(jié)的水平部分的長(zhǎng)度一致，寬和高均與端口III的寬和高一致，介質(zhì)穿過(guò)T型波導(dǎo)結(jié)內(nèi)部并與T型波導(dǎo)結(jié)的內(nèi)表面接觸且固定。

進(jìn)一步地，所述端口I與天線通過(guò)傳輸裝置相連，所述端口I傳輸毫米波和太赫茲波的混合波，端口II傳輸毫米波，且傳輸毫米波的外接毫米波導(dǎo)的橫截面高度大于端口II的高度，端口III傳輸太赫茲波。

進(jìn)一步地，所述介質(zhì)為固體石英。

進(jìn)一步地，所述金屬薄片的形狀為矩形或圓形。

進(jìn)一步地，所述金屬薄片與T型波導(dǎo)結(jié)的上下內(nèi)表面均不接觸，或只接觸上下內(nèi)表面中的一個(gè)。

進(jìn)一步地，所述T型波導(dǎo)結(jié)采用鋁、鐵、銅、鋁合金、鐵合金或銅合金。