[發明專利]一種肖特基二極管調控的太赫茲透射單元及陣列系統

在審

• 申請號: 202310065325.7
• 申請日: 2023-01-13
• 公開（公告）號: CN116191006A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（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權代理有限公司 51214
• 代理人: 陽佑虹

本發明公開了一種肖特基二極管調控的太赫茲透射單元及陣列系統，涉及天線領域，包括兩個肖特基二極管與透射單元，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。本發明使透射陣列產生透射角度不同的波束，實現波束可調，在THz頻段具有較高的可靠性和穩定性。

技術領域

本發明涉及天線技術領域，特別是一種肖特基二極管調控的太赫茲透射單元及陣列系統。

背景技術

相比于傳統的透鏡天線和相控陣天線，透射陣列天線作為新一代高增益天線，具有低剖面、低成本和易共形等優點。并且，與反射陣列天線相比，透射陣列天線減少了由于饋源遮擋帶來的影響。同時，透射陣列天線還具有靈活的輻射性能，使其適用于多種通信系統以及移動平臺，在衛星通訊、大氣遙感和探測雷達等領域的應用不斷增加。近年來，由于6G通信等太赫茲(THz)通信技術的發展，THz透射陣列天線也受到了廣泛的關注。

透射陣列天線常用的電控開關如PIN二極管和變容管，傳統透射陣列結構固定，透射單元工作在THz頻段的穩定性不高，相比于常用的電控開關，肖特基二極管開關具有微型化、損耗小、導通時間快、集成度高、高頻性能良好等優點，更適合用作THz可重構透射陣列的調制器件。

所以，提出一種肖特基二極管調控的太赫茲透射單元及陣列系統，使用肖特基二極管作為太赫茲透射單元的開關。

發明內容

本發明的目的在于：提出一種肖特基二極管調控的太赫茲透射單元及陣列系統，使用肖特基二極管作為太赫茲透射單元的開關，可以在Thz頻段做到快速響應，降低太赫茲透射陣列系統的集成難度，提高透射陣列的可靠性和抗干擾性能，保證通信穩定，解決傳統透射陣列結構固定的問題，并且在THz頻段具有較高的可靠性和穩定性。

本發明采用的技術方案如下：

本發明是一種肖特基二極管調控的太赫茲透射單元，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。

進一步的，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ε_r為1，金屬濺射層的厚度為0.001mm-0.003mm。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，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材料不變的情況下實現阻抗的轉換，兩個肖特基二極管設置在等寬度的微帶傳輸線上。