[发明专利]太赫兹波段乙炔黑渐变分形宽缝阵列天线

说明书

本发明提出一种太赫兹波段乙炔黑渐变分形宽缝阵列天线，其特征在于，包括：基板、贴覆在基板背面的天线接地板和贴覆在基板正面的乙炔黑渐变分形宽缝阵列辐射贴片；天线接地板为全乙炔黑导电墨水接地结构；乙炔黑渐变分形宽缝阵列辐射贴片是由分形宽缝小天线按照矩形阵列结构排列组成的天线阵列；分形宽缝小天线的结构包括正方形外边界，以及，将与正方形外边界同心且平行的正方形内边界的四边分别替换为阶数相同的1阶或2阶或3阶科赫分形线的雪花状宽缝内边界。本发明具有优异的宽频带工作特性，辐射强度较高，具有很好的抗腐蚀性，可以在室外露天环境下长期工作，应用领域优于只能封装在设备中工作的现有太赫兹波段常规天线。

技术领域

本发明属于移动终端天线领域，尤其涉及一种太赫兹波段乙炔黑渐变分形宽缝阵列天线。

背景技术

随着太赫兹波源和太赫兹波检测技术的不断发展，太赫兹波得到了越来越广泛的应用。太赫兹波的工作频率介于微波和红外波段之间，其常用工作频率范围为0.1～10 THz（1 THz=10¹²Hz）。太赫兹波兼具微波和光波的性能特点，拥有许多其他频段电磁波所不具备的优异性能。太赫兹波的能量较低，用于对生物体进行检测时，不会伤害检测对象，有望在医疗检测领域得到广泛应用；太赫兹波的频率是微波的500-1000倍，频率宽度很大，可以携带大量信息，将太赫兹波用于通信领域，将会使传输速度向前跨越一大步，使通信技术发展迈上一层新的台阶；太赫兹波具有极好的穿透性，对于非极性液体有着很好的透视成像效果，基于太赫兹波的成像技术在安检领域可以发挥重要作用；太赫兹波的光子能量约为4.14 mcV，在宇宙大爆炸过程中发射出的98%的光子能量都位于太赫兹的频率范围，太赫兹波将是未来宇宙探测使用的主要电磁波。

太赫兹波段设备离不开作为太赫兹波发射和接收装置的太赫兹波段天线。现有太赫兹设备对于太赫兹波段天线的性能要求是：能够在太赫兹波段宽频带工作，绝对工作带宽大于0.1 THz，相对工作带宽大于10%，工作中心频率在1 THz附近，辐射强度较高，回波损耗的最小值小于-20 dB，可以在各种不可预知的电磁环境中保证太赫兹电磁波的传输质量。

发明内容

针对现有技术存在的不足和空白，本发明目的在于提供一种能够在太赫兹波段宽频带工作，绝对工作带宽大于0.1 THz，相对工作带宽大于10%，工作中心频率在1 THz附近，辐射强度较高，回波损耗的最小值小于-20 dB的新的天线结构设计，具体采用以下技术方案：

一种太赫兹波段乙炔黑渐变分形宽缝阵列天线，其特征在于，包括：基板、贴覆在基板背面的天线接地板和贴覆在基板正面的乙炔黑渐变分形宽缝阵列辐射贴片；所述天线接地板为全乙炔黑导电墨水接地结构；所述乙炔黑渐变分形宽缝阵列辐射贴片是由分形宽缝小天线按照矩形阵列结构排列组成的天线阵列；所述分形宽缝小天线的结构包括正方形外边界，以及，将与正方形外边界同心且平行的正方形内边界的四边分别替换为阶数相同的1阶或2阶或3阶科赫分形线的雪花状宽缝内边界。

优选地，所述分形宽缝小天线的尺寸为45μm±1μm×45μm±1μm。

优选地，所述正方形外边界的边长为45μm±1μm；所述雪花状宽缝内边界的尺寸为42.6μm±0.1μm×42.6μm±0.1μm。

优选地，所述乙炔黑渐变分形宽缝阵列辐射贴片的天线阵列包括5行，其中第1行和第5行分形宽缝小天线的雪花状宽缝内边界采用1阶科赫分形线，第2行和第4行分形宽缝小天线的雪花状宽缝内边界采用2阶科赫分形线，第3行分形宽缝小天线的雪花状宽缝内边界采用3阶科赫分形线。

优选地，所述乙炔黑渐变分形宽缝阵列辐射贴片由20个分形宽缝小天线按照5行4列矩形阵列结构排列组成。

优选地，所述乙炔黑渐变分形宽缝阵列辐射贴片至少包括5行4列共20个阵元区域，每个阵元区域的大小为50μm±1μm×50μm±1μm，每个阵元区域的中心设置一个分形宽缝小天线。