[發(fā)明專利]一種肖特基二極管調(diào)控的太赫茲透射單元及陣列系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202310065325.7
• 申請日: 2023-01-13
• 公開（公告）號: CN116191006A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設計）人: 李斌;曹碩;胡偉東;彭凱雯;于偉華;鄧長江
• 申請（專利權）人: 北京理工大學重慶微電子研究院;北京理工大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q21/00;H01Q19/06;H01Q23/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權代理有限公司 51214
• 代理人: 陽佑虹

1.一種肖特基二極管調(diào)控的太赫茲透射單元，其特征在于，包括兩個肖特基二極管與透射單元，所述透射單元包括接收貼片、金屬板、耦合縫隙、微帶線、空氣層、輻射貼片和三層石英玻璃，所述接收貼片設置于第一層石英玻璃上層，所述金屬板設置于第一層石英玻璃與第二層石英玻璃之間，所述耦合縫隙設置于金屬板上，所述微帶線設置于第二層石英玻璃下層，所述兩個肖特基二極管與微帶線連接，所述空氣層設置于第二層石英玻璃和第三層石英玻璃之間，所述輻射貼片設置于第三層石英玻璃上層，施加電壓控制兩個肖特基二極管的通路和斷路。

2.根據(jù)權利要求1所述一種肖特基二極管調(diào)控的太赫茲透射單元，其特征在于：所述接收貼片、金屬板、微帶線、輻射貼片的制作材料均為金，其相對介電常數(shù)ε_r為1，金屬濺射層的厚度為0.001mm-0.003mm。

3.根據(jù)權利要求1所述一種肖特基二極管調(diào)控的太赫茲透射單元，其特征在于：所述接收貼片的形狀為正方形或長方形，所述接收貼片位于第一層石英玻璃的上表面，其寬度W與太赫茲透射單元的工作頻率f、石英玻璃的相對介電常數(shù)ε_r之間的關系為：

其中，c為真空中的光速；所述輻射貼片的長度與寬度的比值在1-1.4之間。

4.根據(jù)權利要求1所述一種肖特基二極管調(diào)控的太赫茲透射單元，其特征在于，所述耦合縫隙位于金屬板上與接收貼片中央對應的位置，其形狀為長方形，所述耦合縫隙的長度為0.4-0.5倍的波長，所述耦合縫隙的寬度為0.08-0.12倍的波長。

5.根據(jù)權利要求1所述一種肖特基二極管調(diào)控的太赫茲透射單元，其特征在于，所述微帶線包括有等寬度的微帶傳輸線和寬度階梯形漸變的階梯形阻抗變換線，階梯形阻抗變換線可以在介質(zhì)材料不變的情況下實現(xiàn)阻抗的轉(zhuǎn)換，兩個肖特基二極管設置在等寬度的微帶傳輸線上。

6.根據(jù)權利要求1所述一種肖特基二極管調(diào)控的太赫茲透射單元，其特征在于：所述輻射貼片的形狀為正方形或長方形，其位于第三層石英玻璃的上表面，其寬度W與太赫茲透射單元的工作頻率f、石英玻璃的相對介電常數(shù)ε_r之間的關系為：

7.根據(jù)權利要求1所述一種肖特基二極管調(diào)控的太赫茲透射單元，其特征在于：所述石英玻璃的寬度在0.4λ₀-0.6λ₀之間，其中，λ₀為中心頻率處自由空間波長，所述石英玻璃的長度與寬度的比值在1-1.4之間；所述石英玻璃的厚度h與相對介電常數(shù)ε_r、截止頻率f_c之間的關系為：

其中，n為可重構反射單元的場量沿厚度方向出現(xiàn)的半周期數(shù)目，c為真空中的光速。

8.一種肖特基二極管調(diào)控的太赫茲透射陣列系統(tǒng)，基于權利要求1-7任一項所述肖特基二極管調(diào)控的太赫茲透射單元，其特征在于，包括饋源喇叭、直流偏置網(wǎng)絡和太赫茲透射陣列；所述太赫茲透射陣列由多個所述太赫茲透射單元組成；所述饋源喇叭和所述直流偏置網(wǎng)絡均位于所述太赫茲透射陣列的同一側(cè)；所述饋源喇叭向所述太赫茲透射陣列發(fā)射對稱的電磁波束；所述直流偏置網(wǎng)絡與兩個肖特基二極管連接，通過控制兩個肖特基二極管的通路或斷路，改變所述太赫茲透射陣列中的透射單元的狀態(tài)；

所述直流偏置網(wǎng)絡與兩個肖特基二極管連接，通過調(diào)整電流的方向，控制兩個肖特基二極管的處于通路或處于斷路的狀態(tài)，調(diào)節(jié)微帶線中電流的走向，以改變太赫茲透射單元的單元狀態(tài)。

9.根據(jù)權利要求8所述一種肖特基二極管調(diào)控的太赫茲透射陣列系統(tǒng)，其特征在于，所述太赫茲透射陣列產(chǎn)生透射角度在0°-50°范圍內(nèi)的波束，實現(xiàn)太赫茲透射陣列系統(tǒng)的波束可調(diào)。

10.根據(jù)權利要求8所述一種肖特基二極管調(diào)控的太赫茲透射陣列系統(tǒng)，其特征在于，所述太赫茲透射陣列中太赫茲透射單元的相位補償Φ(x_i,y_i)為：

其中，(x_i,y_i)表示第i個所述太赫茲透射單元在笛卡爾坐標系中的位置，θ₀和表示所述太赫茲透射陣列產(chǎn)生的透射波的波束指向，d_i表示第i個所述太赫茲透射單元與喇叭相位中心之間的距離，k₀表示電磁波傳播的波數(shù)。