[发明专利]一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测方法

权利要求书

1.一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，基于垂直极化原理采用极化天线获取垂直极化电磁波接收信号与入射信号比值关系，推导垂直极化下该比值与入射角之间关系方程；

步骤2，基于水平极化原理获取相同入射角水平极化情况下电磁波接收信号与入射信号比值关系，推导水平极化该比值与入射角之间关系方程；

步骤3，在该探测入射角下,利用步骤1-2所得垂直极化太赫兹信号比值与水平极化太赫兹信号比值之后再次做比，获取介质材料的介电常数和介质电导率与进入介质的入射角之间的一种有效关系；

步骤4，通过旋转探测平台调整入射角，基于步骤1-3获取不同入射角θ下介质材料的介电常数ε和电导率σ与入射角θ关系方程；

步骤5，基于步骤4联立介电常数ε和电导率σ与不同入射角θ之间的关系方程，可知只有介电常数ε和电导率σ为未知量，最终解出介电常数ε和电导率σ，利用已知公式求解介质材料复介电常数。

2.根据权利要求1所述的一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测方法，其特征在于：所述基于片上正交极化天线由三个部分组成，分别是用于发射水平极化、垂直极化波的正交极化发射天线，用于支撑介质以及改变旋转角度的旋转平台，用于接收水平极化、垂直极化波的正交极化接收天线。

3.根据权利要求1所述的一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测方法，其特征在于：所述步骤1的具体过程包括：

步骤1.1，利用垂直极化下电磁场边界条件，分析介质没有极化衰减情况下电磁波进入介质层时电场磁场关系；

步骤1.2，获取垂直极化电场接收信号与入射信号比值关系，推导垂直极化下该比值与入射角之间关系：电磁波经介质面进入介质后会在另一介质面透射出去，进入介质的折射波以可以忽略的部分在介质内部反射，依据光学原理透射波在另一介质面仍以同一入射角透过介质；

步骤1.3，获取衰减损耗情况下垂直极化电磁波接收信号与入射信号比值关系，推导衰减下该比值与入射角之间关系，计算介质厚度为d的衰减情况下太赫兹电场强度接收与发射信号之比。

4.根据权利要求3所述的一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测方法，其特征在于：介质厚度为d的衰减情况下太赫兹电场强度接收与发射信号之比为：

其中E”_⊥为透射电场；为垂直极化进入介质层折射电场强度；α为衰减常数；Z₀₁为空气阻抗，Z₀₂为待求介质阻抗，θ₁、θ₂为入射角和折射角。

5.根据权利要求1所述的一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测方法，其特征在于：所述步骤2具体包括：

步骤2.1，利用水平极化下电磁场边界条件，分析介质没有极化损耗情况下电磁波进入介质层时电场磁场关系，获得水平极化下电场进入介质时折射波与入射角关系方程；

步骤2.2，获取水平极化电场接收信号与入射信号比值关系，推导水平极化下该比值与入射角之间关系方程：太赫兹波经介质面进入介质后会在另一介质面透射出去，进入介质的折射信号以可以忽略的部分在介质内部反射，依据光学原理折射波在另一介质面仍以同一入射角透过介质，利用极化接收天线接收有效信号；

步骤2.3，获取衰减损耗情况下水平极化太赫兹波接收信号与入射信号比值关系，推导衰减下该比值与入射角之间关系，计算介质厚度为d的衰减水平极化情况下太赫兹电场强度接收与发射信号的关系方程。

6.根据权利要求5所述的一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测方法，其特征在于：介质厚度为d的衰减水平极化情况下太赫兹电场强度接收与发射信号的关系方程为：

其中E”_//为透射水平极化透射场强；表示水平极化与入射电磁波垂直的电场；α为衰减常数；Z₀₁为空气阻抗，Z₀₂为待求介质阻抗，θ₁、θ₂为入射角和折射角。