[發明專利]太赫茲發射天線系統

在審

• 申請號: 201710117566.6
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN106654594A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 鄭小平;蘇云鵬;鄧曉嬌
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01Q15/14
• 分類號: H01Q15/14;H01Q15/16;H01Q19/10;H01Q3/00
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司11606
• 代理人: 劉葛

技術領域

本發明涉及太赫茲領域，特別是涉及一種太赫茲發射天線系統。

背景技術

太赫茲發射天線的研究可以大致分為兩類，一類是波長尺度的太赫茲輻射源結構，用于將輻射能量從自由空間耦合到亞波長尺度的發射器中；另一類是成百上千倍波長尺度的口徑面天線，用于聚集信號然后對波束賦形或聚焦。

太赫茲輻射源的產生存在很大技術難度，這也是太赫茲頻段長期以來未被人們充分研究的原因。太赫茲源產生可以由量子級聯激光器、IMPATT二極管、電光整流、光導天線等技術實現，但目前的太赫茲源輻射功率偏小。2013年12月，英國利茲大學成功研制出功率超過1瓦特的量子級聯激光器太赫茲源，打破了此前奧地利維也納技術大學和麻省理工學院的世界紀錄。由于太赫茲源功率偏小，所以研制高效的定向發射天線意義重大。

傳統的反射面太赫茲系統在天線進行掃描時會產生像差，成像的范圍受到限制。太赫茲拋物面反射面天線的饋源通常是借用微波技術中的喇叭天線作為饋源，基本采用微波倍頻的手段從電學角度實現低頻太赫茲饋源，存在方向性低、傳輸線噪聲高等缺點。

發明內容

基于此，有必要針對太赫茲拋物面反射面天線的饋源存在方向性低、傳輸線噪聲高等問題，提供一種太赫茲發射天線系統。

一種太赫茲發射天線系統，包括光導天線、透鏡、主反射器、副反射器；

所述光導天線用于產生太赫茲輻射波；

所述透鏡用于對所述太赫茲輻射波進行會聚，將會聚后的太赫茲輻射波作為發射天線的饋源；

所述副反射器用于將匯聚后的太赫茲輻射波反射至主反射器；

所述主反射器用于將經過副反射器反射的太赫茲波再次進行反射，形成太赫茲波束。

上述太赫茲發射天線系統，包括光導天線、透鏡、主反射器、副反射器。以光導天線與透鏡的組合會聚后的太赫茲輻射波作為發射天線的饋源，所形成的太赫茲波束具有高方向性、傳輸線噪聲小、口面場分布均勻的優點，并且上述太赫茲發射天線系統設計靈活、發射效率高。

在其中一個實施例中，所述主反射器為拋物面結構，所述副反射器為雙曲面結構，且主反射器與副反射器彎曲方向相同。

在其中一個實施例中，所述主反射器拋物面直徑為：

其中，G為太赫茲發射天線增益，D為主反射器直徑拋物面直徑，λ為太赫茲波長，g為太赫茲卡塞格倫定向發射天線的增益因子。

在其中一個實施例中，所述副反射器雙曲面直徑為主反射器直徑的0.11-0.18倍。

在其中一個實施例中，所述主反射器與所述副反射器同軸設置，所述主反射器焦點與副反射器實焦點重合。

在其中一個實施例中，所述透鏡設置于所述副反射器雙曲面的虛焦點處。

在其中一個實施例中，所述光導天線靠近所述透鏡設置，所述光導天線與所述透鏡之間的距離為0-0.04mm。

在其中一個實施例中，所述透鏡的材質為硅。

在其中一個實施例中，所述硅折射率為3.418，臨界輻射角為45度。

在其中一個實施例中，所述光導天線通過饋電轉接集成模塊與金屬電極連接。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的太赫茲發射天線系統結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的太赫茲發射天線系統工作原理示意圖；

圖3為本發明實施例提供的副反射器旋轉雙曲面與天線增益的關系圖；

圖4為本發明實施例提供的副反射器雙曲面焦距與光導天線整體增益的關系圖；

圖5為本發明實施例提供的光導天線到透鏡距離與天線增益的關系圖；

圖6為本發明實施例提供的透鏡半徑與光導天線增益圖；

圖7為本發明實施例提供的透鏡半徑分別為0.45mm、0.5mm和1.5mm時饋源的三維方向圖；

圖8為本發明實施例提供的輻射增益三維方向圖；

圖9為本發明實施例提供的仿真波瓣圖；

圖10為本發明實施例提供的太赫茲發射天線系統結構位置關系圖。

其中：

100-光導天線；

200-透鏡；

300-主反射器；

400-副反射器。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖對本發明的太赫茲發射天線系統進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。