[发明专利]太赫兹发射天线系统

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹领域，特别是涉及一种太赫兹发射天线系统。

背景技术

太赫兹发射天线的研究可以大致分为两类，一类是波长尺度的太赫兹辐射源结构，用于将辐射能量从自由空间耦合到亚波长尺度的发射器中；另一类是成百上千倍波长尺度的口径面天线，用于聚集信号然后对波束赋形或聚焦。

太赫兹辐射源的产生存在很大技术难度，这也是太赫兹频段长期以来未被人们充分研究的原因。太赫兹源产生可以由量子级联激光器、IMPATT二极管、电光整流、光导天线等技术实现，但目前的太赫兹源辐射功率偏小。2013年12月，英国利兹大学成功研制出功率超过1瓦特的量子级联激光器太赫兹源，打破了此前奥地利维也纳技术大学和麻省理工学院的世界纪录。由于太赫兹源功率偏小，所以研制高效的定向发射天线意义重大。

传统的反射面太赫兹系统在天线进行扫描时会产生像差，成像的范围受到限制。太赫兹抛物面反射面天线的馈源通常是借用微波技术中的喇叭天线作为馈源，基本采用微波倍频的手段从电学角度实现低频太赫兹馈源，存在方向性低、传输线噪声高等缺点。

发明内容

基于此，有必要针对太赫兹抛物面反射面天线的馈源存在方向性低、传输线噪声高等问题，提供一种太赫兹发射天线系统。

一种太赫兹发射天线系统，包括光导天线、透镜、主反射器、副反射器；

所述光导天线用于产生太赫兹辐射波；

所述透镜用于对所述太赫兹辐射波进行会聚，将会聚后的太赫兹辐射波作为发射天线的馈源；

所述副反射器用于将汇聚后的太赫兹辐射波反射至主反射器；

所述主反射器用于将经过副反射器反射的太赫兹波再次进行反射，形成太赫兹波束。

上述太赫兹发射天线系统，包括光导天线、透镜、主反射器、副反射器。以光导天线与透镜的组合会聚后的太赫兹辐射波作为发射天线的馈源，所形成的太赫兹波束具有高方向性、传输线噪声小、口面场分布均匀的优点，并且上述太赫兹发射天线系统设计灵活、发射效率高。

在其中一个实施例中，所述主反射器为抛物面结构，所述副反射器为双曲面结构，且主反射器与副反射器弯曲方向相同。

在其中一个实施例中，所述主反射器抛物面直径为：

其中，G为太赫兹发射天线增益，D为主反射器直径抛物面直径，λ为太赫兹波长，g为太赫兹卡塞格伦定向发射天线的增益因子。

在其中一个实施例中，所述副反射器双曲面直径为主反射器直径的0.11-0.18倍。

在其中一个实施例中，所述主反射器与所述副反射器同轴设置，所述主反射器焦点与副反射器实焦点重合。

在其中一个实施例中，所述透镜设置于所述副反射器双曲面的虚焦点处。

在其中一个实施例中，所述光导天线靠近所述透镜设置，所述光导天线与所述透镜之间的距离为0-0.04mm。

在其中一个实施例中，所述透镜的材质为硅。

在其中一个实施例中，所述硅折射率为3.418，临界辐射角为45度。

在其中一个实施例中，所述光导天线通过馈电转接集成模块与金属电极连接。

附图说明

图1为本发明实施例提供的太赫兹发射天线系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的太赫兹发射天线系统工作原理示意图；

图3为本发明实施例提供的副反射器旋转双曲面与天线增益的关系图；

图4为本发明实施例提供的副反射器双曲面焦距与光导天线整体增益的关系图；

图5为本发明实施例提供的光导天线到透镜距离与天线增益的关系图；

图6为本发明实施例提供的透镜半径与光导天线增益图；

图7为本发明实施例提供的透镜半径分别为0.45mm、0.5mm和1.5mm时馈源的三维方向图；

图8为本发明实施例提供的辐射增益三维方向图；

图9为本发明实施例提供的仿真波瓣图；

图10为本发明实施例提供的太赫兹发射天线系统结构位置关系图。

其中：

100-光导天线；

200-透镜；

300-主反射器；

400-副反射器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的太赫兹发射天线系统进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。