[發明專利]臺階波紋太赫茲喇叭天線

有效

• 申請號: 201810022781.2
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108134206B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 潘武;李選;尹霞;承皓
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H01Q13/02
• 分類號: H01Q13/02
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

本發明請求保護一種臺階波紋太赫茲喇叭天線，所述天線包括波導、輻射段以及法蘭盤三部分組成。波導位于輻射段底部，波導和輻射段嵌入法蘭盤。該天線采用波導、輻射段和法蘭盤為一體設計結構，波導采用的是WR?2.8國際標準矩形波導；輻射段由N個臺階波紋組成；法蘭盤上面有4個大小相同的空心圓柱，用來便于固定臺階波紋太赫茲喇叭天線；本發明采用臺階波紋結構可以使電磁波集中輻射從而提高增益與降低3dB主瓣寬度。該天線具有結構簡單、便于加工、方向性好、增益高、3dB主瓣寬度小等諸多優勢。

技術領域

本發明屬于太赫茲通信單元組件，具體而言，是一款臺階波紋太赫茲喇叭天線。

背景技術

太赫茲波是指頻率范圍在0.1～10THz范圍內的電磁波，波長大概在0.03～3mm范圍內，介于微波與遠紅外光之間。近年來，太赫茲波的研究在國際上受到廣泛關注，它是電磁波譜中最后一個還未得到廣泛應用的波段，而太赫茲波又有其獨特優勢：穿透性強、通信傳輸容量大、方向性好、抗干擾能力強。因此，太赫茲技術的發展對太赫茲波的研究起著推動性的作用。

在通信方面，太赫茲波可以作為高速寬帶的通信載體，太赫茲通信具有極高的方向性和穿透性，適用于惡劣環境下的短距離保密通訊。天線在太赫茲通信系統中是必不可少的器件之一，天線是太赫茲通信系統中發射端最后一個器件，接收端第一個器件。因此，研究高增益、低3dB主瓣寬度的定向天線對太赫茲通信系統起著至關重要的的作用。

發明內容

本發明旨在解決現有技術中太赫茲天線增益較低，3dB主瓣寬度較高的問題，因此提出一款臺階波紋太赫茲喇叭天線，該天線與傳統的喇叭天線相比，在喇叭內腔加入了臺階波紋，從而可以使輻射的能量集中的定向傳輸，提升了天線的增益并且降低了3dB主瓣寬度。提出了一種方法，本發明的技術方案如下：

一種臺階波紋太赫茲喇叭天線，其包括喇叭天線，所述喇叭天線包括波導、輻射段及法蘭盤三部分，所述波導在喇叭腔內部與輻射段最底部相連，所述輻射段由N個矩形臺階波紋組成，所述矩形臺階波紋長和寬由底向上依次等間隔增大，所述輻射段外部與法蘭盤連為一體。

進一步的，所述矩形臺階波紋的每一階臺階的高度為h，臺階的寬度為k，由下到上每節臺階的長為a_i，寬為b_i，a_i以及b_i可根據公式求得i＝1,2,3……N，N為臺階總數，N的個數取決于臺階波紋太赫茲喇叭天線的高度l₄。

進一步的，所述臺階波紋太赫茲喇叭天線高度l₄＝4.5mm，臺階總數N＝18，臺階寬度k＝0.08mm。

進一步的，所述波導采用的是國際標準WR-2.8矩形波導,矩形波導長a₁＝0.710mm，寬b₁＝0.355mm，波導傳輸長度通常取值λ_c/4～λ_c/2，λ_c為中心頻率對應的波長，波導傳輸長度與臺階高度h相同，h＝0.25mm。

進一步的，所述法蘭盤與臺階波紋太赫茲喇叭天線連接為一個整體，法蘭盤為長、寬、高各為l₁，l₁，l₄的長方體，在天線的輻射口徑面有4個直徑同為d的空心圓柱，在臺階波紋長度為a_i的方向兩個空心柱圓心相距l₂，在臺階波紋長度為b_i的方向兩個空心柱圓心相距l₃。

進一步的，所述4個空心圓柱直徑d＝3mm，l₁，l₂，l₃的長度分別為l₁＝20mm，l₂＝12.7mm，l₃＝13.4mm。

本發明的優點及有益效果如下：