[發明專利]介質平板太赫茲波導功分器

在審

• 申請號: 201810143506.6
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108417955A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 王志輝
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所（中國電子科技集團公司第十研究所）
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16;G02B6/125
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

本發明提出的一種介質平板太赫茲波導功分器，旨在提供一種結構簡單，功分效率高的太赫茲波導功分器，本發明通過下述方案予以實現：裝夾在兩個平行金屬板(1)之間的介質板(2)采用制有太赫茲波輸入端口，沿長度方向制有盲槽，向盲槽尾端兩外側彎曲對稱延伸出兩個太赫茲波輸出端口的功分構件，在盲槽出口端固聯分隔二路功分輸出信號的矩形體介質塊(4)，從而形成太赫茲波從介質板的一端輸入，從另一端的兩個出口輸出太赫茲射頻信號的二路功分器。本發明能夠將輸入的一路太赫茲信號通過二路輸出，可以與外部太赫茲平面電路或者天線結構實現高效傳輸。

技術領域

本發明是涉及一種主要用于通信、雷達、安檢成像、生物醫學、頻譜分析等多個領域基于平板介質波導的太赫茲波導功分器結構。

背景技術

目前的太赫茲(Terahertz,THz)系統以自由空間為主，太赫茲輻射相對微波具有天然的高帶寬，可承載更多的信息，發射方向性也更好。由于太赫茲在自由空間中傳輸時損耗太大，因此太赫茲波只能在一定的波導系統中才能進行遠距離傳輸。隨著THz固態系統的發展，THz波導及其功能器件將發揮重要作用。太赫茲輻射產生技術與太赫茲導波技術是太赫茲技術中最關鍵的核心技術，太赫茲源和導波器件也是太赫茲系統中最關鍵的組成部分。在介質平板波導、金屬平行板介質波導和石墨烯表面等離子激元波導的太赫茲導波結構中，平板波導是最有代表性的波導結構，但金屬平行板波導的橫向場分布不集中，金屬膜對單介質板太赫茲波導傳輸特性的影響高吸收損耗，低損耗太赫茲波導的研究一直受到限制。在現代微波毫米波電路設計中,功率分配器件占據了很重要的位置,特別是在毫米波頻段,由于器件的體積較小,具有復雜結構的器件會增加加工難度和生產成本,因此有必要對功率分配器件進行進一步的研究,設計出結構簡單、容易加工的高性能功率分配器件。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，這也包括太赫茲射頻信號平面功分傳輸的問題。太赫茲傳輸線的研究是最不可或缺的一部分，是太赫茲頻段開發和應用的基礎。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。但受空氣中水蒸氣的影響,THz電磁波在自由空間傳輸具有非常大的吸收損耗,并且傳輸方向難以控制。由于極性分子(如水分子)對太赫茲波具有很強的吸收，這一點限制了太赫茲波在長距離無線通信的應用。當前太赫茲平面電路一般采用微帶結構或者懸置微帶結構，在太赫茲科學的發展過程中，太赫茲平面電路之間很難實現有效的互連。太赫茲波功分器是一類重要的太赫茲波功能器件，但太赫茲波功分器大都存在著結構復雜、功分效率低、成本高等諸多缺點。實際應用中，當單個功率放大器件的輸出功率受到加工工藝、散熱等問題的限制而難以滿足一些系統對較高功率的需求時，通常需要采用功分/合成器件將多個器件的功率進行合成來獲得高功率的輸出。功率分配/合成器通常采用微帶線、帶狀線、波導腔體等結構來實現。微帶線、帶狀線具有加工簡單、體積小的優點，但是功率容量小、Q較大。波導腔體結構具有功率容量大、插損小和易散熱等優點，但具有其體積大，重量大等難以克服的缺點，而難以滿足現代通信系統結構緊湊、質量輕的要求。

太赫茲頻段的傳輸結構有很多選擇,需要針對不同的需求選擇合適的導波結構.同時仍需要尋找更低損耗和色散的太赫茲傳輸線材料和結構。表面波波導是一種較后出現的傳輸線結構，表面波是一種沿兩媒質之界面傳播的電磁波，表面波可以由其介質表面引導而不會向外輻射，可用于毫米波頻段。表面波波導這類傳輸線既可用在波長較長時(如米波),也可用在相當短的波長(如毫米波),甚至可能用到太赫波波段。表面波傳輸線橫向尺寸不大,因而有廣泛的實用價值。平板介質波導能夠更有效地將電磁能量聚集在內部介質區域中進行傳輸，從而增強波導的能量聚集能力。

發明內容

本發明目的是針對當前太赫茲平面電路之間無法實現有效互連的問題，提供一種結構簡單，成本低，功分效率高，能夠使多個太赫茲平面電路之間實現有效、低損的射頻信號傳輸，基于平板介質波導的太赫茲新型介質波導功分器結構。