[發明專利]一種基于超表面的異構集成太赫茲前端及其制造方法

在審

• 申請號: 202010730332.0
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111769369A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 胡彥勝;張萌;黃智;何寧
• 申請（專利權）人: 航天科工通信技術研究院有限責任公司
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q19/10;H01Q1/22;H04B10/40;H04B10/90
• 代理公司: 成都四合天行知識產權代理有限公司 51274
• 代理人: 馮龍;王記明

本發明公開了一種基于超表面的異構集成太赫茲前端及其制造方法，包括殼體，所述殼體的頂部設有門字結構的第四蓋板，第四蓋板與殼體形成腔體，所述腔體內設有超表面和反射面，所述超表面采用具有電磁參數的絕緣介質材料，并且在絕緣介質材料上敷以金屬薄膜；所述殼體內設有太赫茲電路、電源板以及控制板，所述電源板與太赫茲電路、控制板、超表面連接，所述控制板與太赫茲電路、超表面連接，所述殼體內還設有饋源，太赫茲電路產生的電磁波能夠經過饋源輻射至反射面。本發明在不增加外部機械裝置的情況下實現波束掃描，從而進一步擴大其體積、重量和成本優勢，使其滿足太赫茲前端類產品工程化應用的需求。

技術領域

本發明涉及太赫茲前端技術領域，具體涉及一種基于超表面的異構集成太赫茲前端及其制造方法。

背景技術

太赫茲前端，一般由天線、收發組件、殼體及輔件組成，輔件主要包括線纜、緊固件、膠水、墊片等。傳統的太赫茲前端天線和收發組件分離設計，因此體積大、重量大。傳統的太赫茲天線一般采用喇叭天線、反射面天線或喇叭-反射面組合的天線，本身不具備波束掃描能力。要使用傳統太赫茲前端實現通信設備和雷達設備所必須的波束掃描功能，就需要外加機械傳動和機械控制裝置，使其體積、重量和成本進一步惡化。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術中的不足，目的在于提供一種基于超表面的異構集成太赫茲前端及其制造方法，在不增加外部機械裝置的情況下實現波束掃描，從而進一步擴大其體積、重量和成本優勢，使其滿足太赫茲前端類產品工程化應用的需求。

本發明通過下述技術方案實現：

一種基于超表面的異構集成太赫茲前端及其制造方法，包括殼體，所述殼體的頂部設有門字結構的第四蓋板，第四蓋板與殼體形成腔體，所述腔體內設有超表面和反射面，所述超表面采用電磁介質材料，并且在絕緣介質材料上敷以金屬薄膜；所述殼體內設有太赫茲電路、電源板以及控制板，所述電源板與太赫茲電路、控制板、超表面連接，所述控制板與太赫茲電路、超表面連接，所述殼體內還設有饋源，太赫茲電路產生的電磁波能夠經過饋源輻射至反射面。

針對現有太赫茲前端天線、收發組件等分離設計制造，其需要外部機械裝置幫助實現波束掃描，因此其體積大、重量大、成本高，體積大、重量大、成本高是傳統太赫茲前端的主要缺點，是太赫茲前端類產品工程化應用的主要障礙，為此，本技術方案通過將天線、收發組件、殼體等不同機構一體化集成設計，達到異構集成的效果，并將超表面技術應用于天線設計，降低產品的體積、重量和制造成本，同時，超表面天線具有電子波束掃描能力，可以在不增加外部機械裝置的情況下實現波束掃描，從而進一步擴大其體積、重量和成本優勢，使其滿足太赫茲前端類產品工程化應用的需求。本技術方案中設置的電源板為太赫茲電路、控制板和超表面提供各自所需的電源供應，控制板是本產品的控制中心，主要功能為與外部通信，并將外部指令轉化后下發至太赫茲電路和超表面，同時控制板還具有通信、計算、數據采集、狀態監控功能，太赫茲電路是將太赫茲信號下變頻至10GHz或者更低，方便后端進行處理，利用設置的饋源將電磁波輻射至第四蓋板與殼體形成的腔體內，并且被設置在腔體內的反射面反射，波束照射到整個超表面，超表面對電磁波二次反射形成可指向可調的平面波束。

在太赫茲前端中，控制電路、電源電路都是太赫茲電路、饋源、超表面、反射面的輔助電路，反射面和超表面共同組成天線系統，太赫茲電路分為發射電路和接收電路。發射電路將外部輸入的中頻信號轉換為太赫茲信號，并通過饋源形成太赫茲波束發射出去，照射在反射面或超表面上，該波束經過反射面和超表面共同組成的天線系統后，形成向前照射的平面波波束，輻射到空間中。反射面和超表面共同組成的天線系統將空間中的太赫茲信號接收下來，接收的太赫茲信號經過饋源，進入太赫茲電路，太赫茲電路對信號進行下變頻，轉換為中頻信號并輸出，基于上述機理，隨控制板發出不同的控制數據，超表面對波束造成不同的反射或折射，從而配合反射面形成不同的波束指向，控制數據中下達規律掃描的波束指令，則太赫茲波束按要求掃描。