[發明專利]應用于太赫茲頻段的石墨烯反射單元的構建方法

在審

• 申請號: 201810117837.2
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN110120589A
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 張晨;鄧力;李書芳;張貫京;葛新科;張紅治;何明生
• 申請（專利權）人: 深圳市景程信息科技有限公司
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q15/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種應用于太赫茲頻段的石墨烯反射單元的構建方法，該方法包括步驟：確定石墨烯反射單元的三層組成結構，該石墨烯反射單元包括石墨烯貼片、石英介質板以及金屬地板；計算石墨烯貼片的電導率；利用PB相位法計算石墨烯貼片設置在石英介質板上表面的旋轉角度；輸入初始尺寸參數至HFSS仿真軟件中建立石墨烯反射單元的仿真模型；對石墨烯反射單元的仿真模型進行仿真分析得到仿真分析結果；利用仿真分析結果得出石墨烯反射單元的實際尺寸參數；按照實際尺寸參數和石墨烯貼片設置在石英介質板上表面的旋轉角度構建石墨烯反射單元。本發明所述石墨烯反射單元能夠對太赫茲頻段的輻射波束實現360°的全相位調控，而且結構簡單，易于集成。

技術領域

本發明涉及微波通信的技術領域，尤其涉及一種應用于太赫茲頻段的石墨烯反射單元的構建方法。

背景技術

隨著移動通信系統各項性能指標不斷提升，通信速率逐漸提高，同時這也對系統收發端的設備指標提出了更高的要求。天線作為通信系統收發端重要的組成之一，它性能的優劣對整個系統具有較大影響。為了滿足高速信息傳輸，平面天線陣列通常作收發天線使用，其具有高增益、低剖面、易集成等優點。平面天線陣列是由饋源喇叭和不同數量的反射單元組成的，反射單元作為天線陣列的重要組成部分，它的單元特性和對電磁波的電磁響應決定整個天線陣列的整體特性。

目前可用頻譜資源越來越緊張，因此使用頻段也逐漸擴展到更高的額定頻段，太赫茲頻段能提供更寬帶寬，也更適合高速通信，因此設計一種面向太赫茲頻段的平面天線陣列就非常必要。在設計天線陣列時，首先要設計的就是反射單元。目前，使用石墨烯材料設計的反射單元大多是通過改變單元貼片的大小或者調節石墨烯化學勢參數實現的，這種方法能夠提供的反射相位范圍大約只有0～300°，無法實現360°的全相位范圍內的調控，當使用它們設計反射陣天線進行波束偏轉或聚焦等功能時，對于需要反射相位超過300°的位置，只能都用300°的反射單元代替，這樣就會在一定程度上降低性能和控制準確性。

發明內容

為了解決上述技術缺陷，本發明的主要目的在于提供一種應用于太赫茲頻段的石墨烯反射單元的構建方法，在使用給定的優化參數條件下，只需對石墨烯反射單元的石墨烯貼片旋轉不同角度，實現的反射相位就能取到360°范圍內的任意值，而且石墨烯反射單元的結構簡單，易于集成。

為實現上述目的，本發明提供了一種應用于太赫茲頻段的石墨烯反射單元的構建方法，應用于計算機裝置中，該方法包括如下步驟：確定石墨烯反射單元的三層組成結構，該石墨烯反射單元包括最上層的石墨烯貼片、中間層的石英介質板以及底層的金屬地板；計算石墨烯貼片的電導率；利用PB相位法計算石墨烯貼片設置在石英介質板上表面的旋轉角度θ；輸入初始尺寸參數至HFSS仿真軟件中建立石墨烯反射單元的仿真模型；對石墨烯反射單元的仿真模型進行仿真分析得到仿真分析結果；利用仿真分析結果得出石墨烯反射單元的實際尺寸參數；按照石墨烯反射單元的實際尺寸參數以及石墨烯貼片設置在石英介質板上表面的旋轉角度θ構建所述應用于太赫茲頻段的石墨烯反射單元。

優選地，所述石墨烯反射單元由三層結構組成的長方體結構，所述石墨烯貼片為矩形，所述石英介質板和金屬地板均為一種上下表面均為正方形的長方體結構。

優選地，所述石墨烯貼片設置在石英介質板上表面的中心點位置，且石墨烯貼片設置在石英介質板上表面的旋轉角度為θ，所述金屬地板設置在石英介質板的下表面，所述石墨烯貼片的中心點與石英介質板的中心點重合，其中，所述旋轉角度θ為-90°～90°范圍內任意角度。

優選地，所述石墨烯反射單元的實際尺寸參數如下：所述石墨烯貼片的長度為13.39um、寬度為3.2um；所述石英介質板的邊長為14um、厚度為26um；所述金屬地板的邊長為14um、厚度為1um。

優選地，所述石墨烯貼片在低太赫茲頻段內的電導率由帶內電導率σ_intra決定，并可以由下式計算：