專利名稱：一種雙偶極結(jié)構(gòu)的雙頻太赫茲波天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太赫茲波通信領(lǐng)域，尤其涉及一種雙偶極結(jié)構(gòu)的雙頻太赫茲波天線。
背景技術(shù)：
太赫茲(Terahertzwave, THz)波是指頻率位于 O. 1-lOTHz ( ITHz=IO12Hz)之間的電磁輻射，位于微波和紅外波段之間。由于具有穿透能力強(qiáng)、光子能量低、寬頻譜等優(yōu)點(diǎn)，使得它在安全檢查、材料與結(jié)構(gòu)的無損探傷、生物組織的活體檢查、無線通信等領(lǐng)域有著極其重要的應(yīng)用前景。太赫茲波無線通信作為一種新興的通信方式，既結(jié)合了微波通信和光波通信的優(yōu)點(diǎn)，又具有帶寬大、傳輸速率高、保密性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。開展太赫茲波無線通信研究，對于搶占帶寬資源，拓展無線通信帶寬，具有非常高的戰(zhàn)略意義。目前，美國、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家的許多組織和研究團(tuán)體已進(jìn)行太赫茲波無線通信的理論和實(shí)踐研究，將其用于高速短距離無線通信、室內(nèi)無線安全接入和空間通信等領(lǐng)域。太赫茲波天線是太赫茲無線通信中不可缺少的功能器件之一，在實(shí)際應(yīng)用中有非常重要的作用。目前太赫茲波天線結(jié)構(gòu)主要有偶極、蝶形、對數(shù)周期等結(jié)構(gòu)，雖然這些天線的加工制作工藝已經(jīng)比較成熟，可是由它們的特性往往難于滿足太赫茲波通信應(yīng)用的需求，因此迫切需要研究出結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、便于制作的太赫茲波雙頻天線來滿足太赫茲波通信應(yīng)用的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種雙偶極結(jié)構(gòu)的雙頻太赫茲波天線。本發(fā)明包括雙偶極光電導(dǎo)天線層和基體，雙偶極光電導(dǎo)天線層與基體相連接，且雙偶極光電導(dǎo)天線層幾何中心與基體幾何中心的連線垂直于兩者的相接平面。信號輸入端位于雙偶極光電導(dǎo)天線層的中心位置，信號輸出端與信號輸入端對應(yīng)，位于基體的中心位置。雙偶極光電導(dǎo)天線層包括雙偶極結(jié)構(gòu)和傳輸線結(jié)構(gòu)，雙偶極結(jié)構(gòu)包括第一直角結(jié)構(gòu)、第二直角結(jié)構(gòu)、第三直角結(jié)構(gòu)、第四直角結(jié)構(gòu)，該四個(gè)直角結(jié)構(gòu)中心對稱，且結(jié)構(gòu)相同；傳輸線結(jié)構(gòu)包括扼流圈結(jié)構(gòu)和交叉電極結(jié)構(gòu)；交叉電極結(jié)構(gòu)嵌入扼流圈結(jié)構(gòu)正中間；第一直角結(jié)構(gòu)和第二直角結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)偶極結(jié)構(gòu)，第一直角結(jié)構(gòu)一條直角邊上的直角端、第二直角結(jié)構(gòu)一條直角邊上的直角端與扼流圈結(jié)構(gòu)的連接處分別為第一連接點(diǎn)和第二連接點(diǎn)，且與第一連接點(diǎn)、第二連接點(diǎn)連接的兩個(gè)直角端所在的兩條直角邊在同一條直線上，第一直角結(jié)構(gòu)的另一條直角邊與第二直角結(jié)構(gòu)的另一條直角邊平行；第三直角結(jié)構(gòu)和第四直角結(jié)構(gòu)構(gòu)成另一個(gè)偶極結(jié)構(gòu)，第三直角結(jié)構(gòu)一條直角邊上的直角端、第四直角結(jié)構(gòu)一條直角邊上的直角端與扼流圈結(jié)構(gòu)的連接處分別為第三連接點(diǎn)和第四連接點(diǎn)，且與第三連接點(diǎn)、第四連接點(diǎn)連接的兩個(gè)直角端所在的兩條直角邊在同一條直線上，第三直角結(jié)構(gòu)的另一條直角邊與第四直角結(jié)構(gòu)的另一條直角邊平行。第一直角結(jié)構(gòu)和第一連接點(diǎn)連接的直角端所在的直角邊與第三直角結(jié)構(gòu)和第三連接點(diǎn)連接的直角端所在的直角邊平行，第一直角結(jié)構(gòu)另一條直角邊與第三直角結(jié)構(gòu)的另一條直角邊在同一直線上；第二直角結(jié)構(gòu)和第二連接點(diǎn)連接的直角端所在的直角邊與第四直角結(jié)構(gòu)和第四連接點(diǎn)連接的直角端所在的直角邊平行，第二直角結(jié)構(gòu)另一條直角邊與第四直角結(jié)構(gòu)的另一條直角邊在同一直線上。所述的雙偶極光電導(dǎo)天線層的材料為金，基體具有雙層結(jié)構(gòu)，與雙偶極光電導(dǎo)天線層相臨的基體上層為Arlon AR60 0，下層為PTFE。所述的扼流圈結(jié)構(gòu)的周期f為25 100 μ m。所述的交叉電極結(jié)構(gòu)的電極長度為Γ20 μ m,電極間距為O. Γ2 μ m，且電極間距大于電極寬度來降低金屬填充系數(shù)，提高太赫茲波天線對信號輸入的耦合效率。本發(fā)明有益效果如下
本發(fā)明主要適用于太赫茲波通信，實(shí)現(xiàn)太赫茲波雙頻輻射。本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、體積小、重量輕、便于制作及易于集成等優(yōu)點(diǎn)。


圖I是本發(fā)明立體結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖I的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意 圖3是圖I的俯視結(jié)構(gòu)意 圖4是本發(fā)明的扼流圈結(jié)構(gòu)示意 圖5是本發(fā)明的交叉電極結(jié)構(gòu)示意 圖6是本發(fā)明的性能曲線；
圖中，信號輸入端I、信號輸出端2、雙偶極光電導(dǎo)天線層3、基體4、第一直角結(jié)構(gòu)5、第二直角結(jié)構(gòu)6、第三直角結(jié)構(gòu)7、第四直角結(jié)構(gòu)8、扼流圈結(jié)構(gòu)9、交叉電極結(jié)構(gòu)10。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖I所示，一種雙偶極結(jié)構(gòu)的雙頻太赫茲波天線，包括雙偶極光電導(dǎo)天線層3和基體4，雙偶極光電導(dǎo)天線層3與基體4相連接，且雙偶極光電導(dǎo)天線層3幾何中心與基體4幾何中心的連線垂直于兩者的相接平面。信號輸入端I位于雙偶極光電導(dǎo)天線層3的中心位置，信號輸出端2與信號輸入端對應(yīng)，位于基體4的中心位置。如圖3所示，雙偶極光電導(dǎo)天線層3包括雙偶極結(jié)構(gòu)和傳輸線結(jié)構(gòu)，雙偶極結(jié)構(gòu)包括第一直角結(jié)構(gòu)5、第二直角結(jié)構(gòu)6、第三直角結(jié)構(gòu)7、第四直角結(jié)構(gòu)8，該四個(gè)直角結(jié)構(gòu)中心對稱，且結(jié)構(gòu)相同；傳輸線結(jié)構(gòu)包括扼流圈結(jié)構(gòu)9和交叉電極結(jié)構(gòu)10 ;交叉電極結(jié)構(gòu)10嵌入扼流圈結(jié)構(gòu)9正中間；第一直角結(jié)構(gòu)5和第二直角結(jié)構(gòu)6構(gòu)成一個(gè)偶極結(jié)構(gòu)；第一直角結(jié)構(gòu)5 —條直角邊上的直角端、第二直角結(jié)構(gòu)6 —條直角邊上的直角端與扼流圈結(jié)構(gòu)9的連接處分別為第一連接點(diǎn)和第二連接點(diǎn)，且與第一連接點(diǎn)、第二連接點(diǎn)連接的兩個(gè)直角端所在的兩條直角邊在同一條直線上，第一直角結(jié)構(gòu)5的另一條直角邊與第二直角結(jié)構(gòu)6的另一條直角邊平行；第三直角結(jié)構(gòu)7和第四直角結(jié)構(gòu)8構(gòu)成另一個(gè)偶極結(jié)構(gòu)；第三直角結(jié)構(gòu)7一條直角邊上的直角端、第四直角結(jié)構(gòu)8 —條直角邊上的直角端與扼流圈結(jié)構(gòu)9的連接處分別為第三連接點(diǎn)和第四連接點(diǎn)，且與第三連接點(diǎn)、第四連接點(diǎn)連接的兩個(gè)直角端所在的兩條直角邊在同一條直線上，第三直角結(jié)構(gòu)7的另一條直角邊與第四直角結(jié)構(gòu)8的另一條直角邊平行。第一直角結(jié)構(gòu)5和第一連接點(diǎn)連接的直角端所在的直角邊與第三直角結(jié)構(gòu)7和第三連接點(diǎn)連接的直角端所在的直角邊平行，第一直角結(jié)構(gòu)5另一條直角邊與第三直角結(jié)構(gòu)7的另一條直角邊在同一直線上；第二直角結(jié)構(gòu)6和第二連接點(diǎn)連接的直角端所在的直角邊與第四直角結(jié)構(gòu)8和第四連接點(diǎn)連接的直角端所在的直角邊平行，第二直角結(jié)構(gòu)6另一條直角邊與第四直角結(jié)構(gòu)8的另一條直角邊在同一直線上。如圖2所示，所述的雙偶極光電導(dǎo)天線層3的材料為金，基體4具有雙層結(jié)構(gòu)，與雙偶極光電導(dǎo)天線層3相臨的基體4上層為Arlon AR600，下層為PTFE。如圖4所示，所述的扼流圈結(jié)構(gòu)9的周期f為25 100 μ m。如圖5所示，所述的交叉電極結(jié)構(gòu)10的電極長度j為Γ20μπι，電極間距i為O. Γ2 μ m，且電極間距i大于電極寬度k來降低金屬填充系數(shù)，提高太赫茲波天線對信號輸入的耦合效率。本發(fā)明工作過程如下
信號從雙偶極光電導(dǎo)天線層3的交叉電極結(jié)構(gòu)10進(jìn)入，在交叉電極間隙區(qū)域的基體材料表面形成光生載流子，而后載流子加速并把儲(chǔ)存的靜電勢能以太赫茲波的形式釋放出來，再經(jīng)由雙偶極結(jié)構(gòu)中四個(gè)中心對稱的第一直角結(jié)構(gòu)5、第二直角結(jié)構(gòu)6、第三直角結(jié)構(gòu)7、第四直角結(jié)構(gòu)8諧振，扼流圈結(jié)構(gòu)9濾波，通過基體4傳輸之后到達(dá)信號輸出端2，實(shí)現(xiàn)雙頻太赫茲波的輻射。實(shí)施例I
雙偶極結(jié)構(gòu)的四個(gè)中心對稱直角結(jié)構(gòu)參數(shù)為兩條直角邊長度分別為237. 5 μ m和31 μ m，寬度為9 μ m，第一直角結(jié)構(gòu)5和第三直角結(jié)構(gòu)7、第二直角結(jié) 構(gòu)6和第四直角結(jié)構(gòu)8之間的距離為25 μ m。扼流圈結(jié)構(gòu)的參數(shù)為寬度為I μ m,間隙為30 μ m,高度為40 μ m,周期f為50 μ m。交叉電極結(jié)構(gòu)參數(shù)為i=l. 5 μ m, j=18 μ m, k=0. 5 μ m?；w材料上層為ArlonAR600,厚度為100 μ m，介電常數(shù)為6. O,下層為PTFE，厚度為300 μ m，介電常數(shù)為2. 08。如圖6所示，該太赫茲波雙頻天線的諧振頻率點(diǎn)為O. 2和O. 65THz，兩諧振頻率點(diǎn)的回波損耗S11均小于-25dB。
權(quán)利要求
1.一種雙偶極結(jié)構(gòu)的雙頻太赫茲波天線，包括雙偶極光電導(dǎo)天線層和基體，其特征在于: 雙偶極光電導(dǎo)天線層與基體相連接，且雙偶極光電導(dǎo)天線層幾何中心與基體幾何中心的連線垂直于兩者的相接平面，信號輸入端位于雙偶極光電導(dǎo)天線層的中心位置，信號輸出端與信號輸入端對應(yīng)，位于基體的中心位置； 雙偶極光電導(dǎo)天線層包括雙偶極結(jié)構(gòu)和傳輸線結(jié)構(gòu)，雙偶極結(jié)構(gòu)包括第一直角結(jié)構(gòu)、第二直角結(jié)構(gòu)、第三直角結(jié)構(gòu)、第四直角結(jié)構(gòu)，該四個(gè)直角結(jié)構(gòu)中心對稱，且結(jié)構(gòu)相同；傳輸線結(jié)構(gòu)包括扼流圈結(jié)構(gòu)和交叉電極結(jié)構(gòu)；交叉電極結(jié)構(gòu)嵌入扼流圈結(jié)構(gòu)正中間；第一直角結(jié)構(gòu)和第二直角結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)偶極結(jié)構(gòu)，第一直角結(jié)構(gòu)一條直角邊上的直角端、第二直角結(jié)構(gòu)一條直角邊上的直角端與扼流圈結(jié)構(gòu)的連接處分別為第一連接點(diǎn)和第二連接點(diǎn)，且與第一連接點(diǎn)、第二連接點(diǎn)連接的兩個(gè)直角端所在的兩條直角邊在同一條直線上，第一直角結(jié)構(gòu)的另一條直角邊與第二直角結(jié)構(gòu)的另一條直角邊平行；第三直角結(jié)構(gòu)和第四直角結(jié)構(gòu)構(gòu)成另一個(gè)偶極結(jié)構(gòu)，第三直角結(jié)構(gòu)一條直角邊上的直角端、第四直角結(jié)構(gòu)一條直角邊上的直角端與扼流圈結(jié)構(gòu)的連接處分別為第三連接點(diǎn)和第四連接點(diǎn)，且與第三連接點(diǎn)、第四連接點(diǎn)連接的兩個(gè)直角端所在的兩條直角邊在同一條直線上，第三直角結(jié)構(gòu)的另一條直角邊與第四直角結(jié)構(gòu)的另一條直角邊平行； 第一直角結(jié)構(gòu)和第一連接點(diǎn)連接的直角端所在的直角邊與第三直角結(jié)構(gòu)和第三連接點(diǎn)連接的直角端所在的直角邊平行，第一直角結(jié)構(gòu)另一條直角邊與第三直角結(jié)構(gòu)的另一條直角邊在同一直線上；第二直角結(jié)構(gòu)和第二連接點(diǎn)連接的直角端所在的直角邊與第四直角結(jié)構(gòu)和第四連接點(diǎn)連接的直角端所在的直角邊平行，第二直角結(jié)構(gòu)另一條直角邊與第四直角結(jié)構(gòu)的另一條直角邊在同一直線上； 所述的雙偶極光電導(dǎo)天線層的材料為金，基體具有雙層結(jié)構(gòu)，與雙偶極光電導(dǎo)天線層相臨的基體上層為Arlon AR600，下層為PTFE ； 所述的扼流圈結(jié)構(gòu)的周期f為25 100 μ m ； 所述的交叉電極結(jié)構(gòu)的電極長度為Γ20μπι，電極間距為O. Γ2μπι，且電極間距大于電極寬度來降低金屬填充系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙偶極結(jié)構(gòu)的雙頻太赫茲波天線。本發(fā)明包括雙偶極光電導(dǎo)天線層和基體，雙偶極光電導(dǎo)天線層與基體相連接，且雙偶極光電導(dǎo)天線層幾何中心與基體幾何中心的連線垂直于兩者的相接平面。信號輸入端位于雙偶極光電導(dǎo)天線層的中心位置，信號輸出端與信號輸入端對應(yīng)，位于基體的中心位置。雙偶極光電導(dǎo)天線層包括雙偶極結(jié)構(gòu)和傳輸線結(jié)構(gòu)，雙偶極結(jié)構(gòu)包括第一直角結(jié)構(gòu)、第二直角結(jié)構(gòu)、第三直角結(jié)構(gòu)、第四直角結(jié)構(gòu)，該四個(gè)直角結(jié)構(gòu)中心對稱，且結(jié)構(gòu)相同；傳輸線結(jié)構(gòu)包括扼流圈結(jié)構(gòu)和交叉電極結(jié)構(gòu)；交叉電極結(jié)構(gòu)嵌入扼流圈結(jié)構(gòu)正中間。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、體積小、重量輕、便于制作及易于集成等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H01Q1/38GK102637949SQ20121012738
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者吳開華, 徐英, 谷雨, 陳慶光 申請人:杭州電子科技大學(xué)