[發明專利]基于人造電壁的高輻射效率、高選擇性太赫茲濾波天線

有效

• 申請號: 201811581961.0
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109687107B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 郝張成;吳逸文
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q13/22;H01Q21/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 饒欣

本發明公開了一種基于人造電壁的高輻射效率、高選擇性太赫茲濾波天線，包括矩形波導，矩形波導通過饋電耦合縫隙連接矩形波導傳輸線，矩形波導傳輸線通過由多個耦合縫隙組成的中心耦合縫隙陣連接四周為金屬的矩形傳輸線，中心耦合縫隙陣在矩形傳輸線中激勵起多個矩形金屬波導基次傳輸模式，形成多個人造電壁，矩形傳輸線的寬邊上設有由多個波導縫隙組成的陣列。本發明的天線能夠工作在高于30GHz甚至是太赫茲頻段，具有較高的輻射效率；本發明的天線具有較高的頻率選擇性，同時也具有較高的增益和較低的交叉極化；本發明的天線能夠通過金屬機械加工工藝來實現。

技術領域

本發明涉及太赫茲濾波天線，特別是涉及基于人造電壁的高輻射效率、高選擇性太赫茲濾波天線。

背景技術

天線和濾波器是無線通信系統中的重要組成部分，天線和濾波器的性能影響了整個通信系統的性能，并成為制約系統性能發展的瓶頸。傳統單一功能的天線和濾波器不能滿足復雜、多樣化的需求，為了適應現代通信系統的發展，濾波天線得到研究和發展。濾波天線具有天線和濾波器的功能，是具有阻抗匹配和頻率選擇功能的天線。濾波天線省去了天線和濾波器之間的匹配電路，減少了器件體積和因失配帶來的損耗，具有良好的選擇性和較低的損耗，改善了天線性能，從而提高通信系統質量。

現代金屬機械加工工藝十分成熟，在高于30GHz甚至太赫茲頻段，仍可保證加工精度，同時保證加工器件具有較低的損耗、較高的功率和通信容量，有利于低損耗、高功率、高輻射效率天線的加工。金屬機械加工工藝有利于多層結構器件的加工和組裝，因此使用金屬機械加工工藝的基于人造電壁的高輻射效率、高選擇性濾波天線在高功率、高通信容量上也有重要的現實意義。

然而，現有的濾波天線一般只工作在低頻，且輻射效率較低，例如，工作在2.3GHz或3.5GHz，輻射效率只有55％左右。而且這些結構并不能使用于高于30GHz或太赫茲頻段。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種基于人造電壁的高輻射效率、高選擇性太赫茲濾波天線，能夠工作在高于30GHz甚至是太赫茲頻段。

技術方案：為達到此目的，本發明采用以下技術方案：

本發明所述的基于人造電壁的高輻射效率、高選擇性太赫茲濾波天線，包括矩形波導，矩形波導通過饋電耦合縫隙連接矩形波導傳輸線，矩形波導傳輸線通過中心耦合縫隙陣連接矩形傳輸線，中心耦合縫隙陣在矩形傳輸線中激勵起多個矩形金屬波導基次傳輸模式，形成多個人造電壁，矩形傳輸線的寬邊上設有由多個波導縫隙組成的陣列；其中，所述中心耦合縫隙陣由多個耦合縫隙組成，所述矩形傳輸線的四周為金屬。

進一步，所有波導縫隙中，任意一個波導縫隙都能找到一個與之關于一個人造電壁對稱的波導縫隙。這樣保證了各個波導縫隙輻射出去的電場為同相分布，從而保證了天線方向圖在通帶內不會隨頻率變化而發生偏移。

進一步，所述矩形波導和矩形波導傳輸線的橫截面尺寸相同。這樣能夠進一步保證矩形波導與矩形波導傳輸線之間信號的良好傳輸。

進一步，所述耦合縫隙為偶數個。

進一步，所述矩形波導、饋電耦合縫隙、矩形波導傳輸線、耦合縫隙、矩形傳輸線和波導縫隙依次從下往上設置。

進一步，所有耦合縫隙的縫隙長度相同，所有耦合縫隙的位置偏置相同。

有益效果：本發明公開了一種基于人造電壁的高輻射效率、高選擇性太赫茲濾波天線，與現有技術相比，具有如下的有益效果：

1)本發明的天線形成了人造電壁，避免了傳統金屬波導的側壁金屬損耗，能夠在高于30GHz甚至是太赫茲頻段獲得很高的輻射效率和濾波性能；

2)本發明的天線具有較高的頻率選擇性，同時也具有較高的增益和較低的交叉極化；

3)本發明的天線能夠通過金屬機械加工工藝來實現。

附圖說明