[发明专利]一种太赫兹收发共用双极化准光环形器

说明书

一种太赫兹收发共用双极化准光环形器，包含：发射组件，用于发射圆极化信号；第一收发共用支路，用于将发射圆极化信号分为水平极化信号和垂直极化信号，利用电磁波极化特性实现发射垂直极化信号，并接收水平极化信号；第二收发共用支路，利用电磁波极化特性实现发射水平极化信号，并接收垂直极化信号；发射接收组件，用于将第一收发共用支路发射的垂直极化信号和第二收发共用支路发射的水平极化信号合并为圆极化信号后作为雷达信号发射，并将接收到的雷达回波圆极化信号分为水平极化信号和垂直极化信号，使水平极化信号进入第一收发共用支路，使垂直极化信号进入第二收发共用支路。本发明具备收发通道隔离和同时接收双极化信息的功能。

技术领域

本发明涉及太赫兹主动探测雷达技术领域，尤其涉及一种太赫兹收发共用双极化准光环形器。

背景技术

在雷达主动探测应用中，为了获取更多信息和获得更高的分辨率，需要采用更高的频率。毫米波亚毫米波技术也因此快速发展，对相关系统和器件有着迫切的需求。但是由于国内技术水平的限制，大部分研究都集中在频率100GHz以下的波段，更高频率的系统及应用比较少。随着近些年太赫兹技术的飞速发展，太赫兹主动探测雷达对环形器的需求越来越明显。然而，传统微波技术采用铁氧体制成的环形器在太赫兹频段加工技术难度很大，自由空间传输的准光环形技术成为解决该问题的一项不错的选项。

准光环行器是毫米波测试系统中的关键器件，它用于收发信号的分离，根据出射波的形式，可以分为透射式和反射式。2009年，Wylde采用永磁铁氧体制作了工作在150GHz到325GHz的透射式环行器，在30%的相对带宽上具有隔离度优于30dB、插入损耗低于2.5dB的性能。由于反射式解决了透射式存在的承受功率小、磁场不可调整、退磁等问题，有较大的实用价值，所以也得到了关注。1994年，Harris等人给出了Ka波段的反射式环行器的测试结果，在频率28-40GHz上的隔离度大于20dB，损耗小于0.04dB。另外，利用准光环形技术实现收发共用的雷达在94GHz频段已经有所应用，如目前在轨的CloudSat卫星搭载的94GHz云雷达。另外，利用准光技术也可实现双极化信息接收，如现在有单位辐射计所考虑的方案。然而，从目前获得的公开信息可知，尚未看到既具备解决收发通道共用又能够实现双极化信息接收的准光技术的报道。

发明内容

本发明提供一种太赫兹收发共用双极化准光环形器，具备收发通道隔离和同时接收双极化信息的功能，可有效地将太赫兹发射通道和接收通道集成在较小空间，大大降低系统的结构尺寸，有效利用同一反射面，实现发射信号和接收信号良好的波束匹配，同时可同时获取目标回波的垂直和极化信息，从而获取目标几何尺寸信息。

为了达到上述目的，本发明提供一种太赫兹收发共用双极化准光环形器，包含：

发射组件，用于发射圆极化信号；

第一收发共用支路，用于将发射圆极化信号分为水平极化信号和垂直极化信号，利用电磁波极化特性实现发射垂直极化信号，并接收水平极化信号；

第二收发共用支路，利用电磁波极化特性实现发射水平极化信号，并接收垂直极化信号；

发射接收组件，用于将第一收发共用支路发射的垂直极化信号和第二收发共用支路发射的水平极化信号合并为圆极化信号后作为雷达信号发射，并将接收到的雷达回波圆极化信号分为水平极化信号和垂直极化信号，使水平极化信号进入第一收发共用支路，使垂直极化信号进入第二收发共用支路。

所述的发射组件包含：第一反射镜，以及设置在第一反射镜入射光路上的圆极化发射喇叭。

所述的第一收发共用支路包含：

设置在第一反射镜的反射光路上的垂直极化栅网，该垂直极化栅网反射垂直极化信号，透射水平极化信号，将第一反射镜的反射光线进入垂直极化栅网的一面称为垂直极化栅网的第一反射面，将透射光线出射的一面称为垂直极化栅网的第二反射面；