[發(fā)明專利]基于新型延遲線結(jié)構(gòu)的寬帶太赫茲移相器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911273999.6
• 申請(qǐng)日: 2019-12-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111092280B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘭峰;張子琦;王祿煬;尹婧;楊梓強(qiáng);史宗君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01P1/185
• 分類號(hào): H01P1/185;H01Q3/36
• 代理公司: 成都惠迪專利事務(wù)所(普通合伙) 51215
• 代理人: 劉勛

基于新型延遲線結(jié)構(gòu)的寬帶太赫茲移相器，屬于電磁波傳輸功能器件技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括重疊設(shè)置的反射底板和襯底介質(zhì)基片，在襯底介質(zhì)基片上表面設(shè)置有p?i?n二極管，p?i?n二極管的兩端分別連接矩形諧振貼片和相移線；第一連接線一端連接矩形諧振貼片，第一連接線通過(guò)穿透襯底介質(zhì)基片和反射底板的第一通孔在移相器底面引出；第二連接線的一端連接接線環(huán)的內(nèi)緣，第二連接線通過(guò)穿透襯底介質(zhì)基片和反射底板的第二個(gè)通孔引出在移相器底面引出；所述相移線包括兩個(gè)平行設(shè)置的縱向柵條和連接此兩個(gè)縱向柵條的橫向柵條，接線環(huán)設(shè)置于兩個(gè)縱向柵條之間，并與兩個(gè)縱向柵條連接。本發(fā)明大大提升了相對(duì)帶寬，衰減損耗極小，實(shí)現(xiàn)了在0.1THz頻段下的相移效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁波傳輸功能器件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

太赫茲(THz)波通常是指頻率范圍在0.1THz～10THz內(nèi)的電磁波，介于毫米波與紅外光之間，同時(shí)具有微波與紅外光的特性，其特點(diǎn)是波束寬度適中、系統(tǒng)帶寬較大，十分有利于目標(biāo)探測(cè)成像、高速率大容量通信。在高幀頻、高分辨成像雷達(dá)和寬帶無(wú)線通信中有顯著優(yōu)勢(shì)，發(fā)展新一代的波束掃描技術(shù)對(duì)促進(jìn)太赫茲新體制雷達(dá)和高速無(wú)線通信系統(tǒng)應(yīng)用有重要的意義，正日益受到各國(guó)的重視。新型掃描成像技術(shù)，不同于傳統(tǒng)的合成孔徑成像方式，是一種既不依賴目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，也不依賴天線平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的高幀頻、高分辨三維成像新體制，其核心關(guān)鍵技術(shù)就是是可重構(gòu)的波束掃描天線。

人工電磁材料(Electromagnetic metamaterial)或復(fù)合材料(compositematerial)可以突破自然界已有材料的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率變化自由度的限制，在調(diào)控電磁波方面展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。人工電磁材料是通過(guò)在兩種或兩種以上的傳統(tǒng)媒質(zhì)材料中(如金屬和介質(zhì))設(shè)計(jì)某種人工結(jié)構(gòu)單元，周期性或非周期性的組合在一起，構(gòu)成可以自由調(diào)控電磁波傳輸性質(zhì)的人工超材料。超材料(Metamaterial)是人工電磁材料中的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，通過(guò)改變單元結(jié)構(gòu)的尺寸以及排列的方式，可以設(shè)計(jì)出所需要的等效媒質(zhì)參數(shù)。因此超材料能夠?qū)崿F(xiàn)天然材料無(wú)法實(shí)現(xiàn)的電磁特性，例如零折射率現(xiàn)象、負(fù)折射率現(xiàn)象、完美透鏡、隧穿效應(yīng)、負(fù)介電常數(shù)及高度各向異性的超材料等。

2014年有學(xué)者提出了編碼超材料的概念，設(shè)計(jì)了一種可獨(dú)立控制的移相器諧振結(jié)構(gòu)，在8.3-8.9GHz頻帶內(nèi)相位差約為180°。并且在同年，有其他學(xué)者研制出利用耦合孔徑開(kāi)口接線環(huán)實(shí)現(xiàn)中心頻率12GHz的180°相移。這些相移單元的中心頻率都在X波段附近，并沒(méi)有達(dá)到太赫茲波段。并且已研制出的相移單元均存在帶寬窄，衰減大，多耦合層加工困難等缺點(diǎn)。本專利利用p-i-n二極管控制新型移相結(jié)構(gòu)的通斷狀態(tài)，提高了延遲線結(jié)構(gòu)的最大相移量，實(shí)現(xiàn)了一種寬帶高反射效率的太赫茲移相器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種寬帶移相器，具有效率高、損耗小的特點(diǎn)。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，基于新型延遲線結(jié)構(gòu)的寬帶太赫茲移相器，其特征在于，包括重疊設(shè)置的反射底板和襯底介質(zhì)基片，在襯底介質(zhì)基片上表面設(shè)置有p-i-n二極管，p-i-n二極管的兩端分別連接矩形諧振貼片和相移線；

第一連接線一端連接矩形諧振貼片，第一連接線通過(guò)穿透襯底介質(zhì)基片和反射底板的第一通孔在移相器底面引出；

第二連接線的一端連接接線環(huán)的內(nèi)緣，第二連接線通過(guò)穿透襯底介質(zhì)基片和反射底板的第二個(gè)通孔引出在移相器底面引出；

所述相移線包括兩個(gè)平行設(shè)置的縱向柵條和連接此兩個(gè)縱向柵條的橫向柵條，接線環(huán)設(shè)置于兩個(gè)縱向柵條之間，并與兩個(gè)縱向柵條連接。

本發(fā)明的有益效果：

1)本發(fā)明取消了耦合層，將開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)與諧振結(jié)構(gòu)共面設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，調(diào)控效率更高；

2)本發(fā)明與傳統(tǒng)移相器相比而言，大大提升了相對(duì)帶寬，衰減損耗極小，實(shí)現(xiàn)了在0.1THz頻段下的相移效果；