多层介质型太赫兹菲涅尔天线研究

基于菲涅尔波带片透镜的设计原理,设计了三款多层介质结构的菲涅尔波带片天线.该天线采用高增益的波纹喇叭天线提供馈电,工作频段为太赫兹通信第一大气窗口320～380GHz,回波损耗低于-15 dB,增益大于25 dBi.研究了菲涅尔波带片天线的周期数和子区数对天线性能的影响,结果表明随着周期和子区数的增加,增益也会不断的提高,而当波带片直径和喇叭口径面积相比拟时,电磁波损耗较大,并且谐振频率在太赫兹大气窗口内右移.     

宽带太赫兹偶极子光电导接收天线研究

太赫兹光电导天线广泛应用于宽带脉冲太赫兹波的检测,是太赫兹光谱和成像系统中的重要器件。偶极子光电导天线由于其结构简单、制作容易成为使用最广泛的一类太赫兹光电导接收天线。衡量太赫兹光电导探测天线的一个重要指标是其响应带宽。针对偶极子天线的探测带宽,分别对天线臂长为10、50、150 m的偶极子天线及一种作为对比的178 m的蝶形天线（Bowtie antenna）进行了实验及理论研究。结果显示其探测带宽随天线臂长增加而减小,与微波天线理论一致。进一步的,采用商用电磁场数值仿真软件进行建模仿真,仿真结果与理论及实验结果具有很好的一致性,证实数值仿真已在很大程度上模拟出实际天线的特性,从而为优化结构参数制作大宽带和高灵敏度的太赫兹天线提供支持。同时,对超半球硅衬底透镜对天线接收频谱的影响也进行了探讨。     

用于太赫兹空间传输的透镜设计及验证

太赫兹激光作为大角度发散的高斯波束不能简化为平面波或球面波.经典电磁理论和ABCD法则传输理论建模显示: 正透镜实现太赫兹激光束的会聚, 会聚后其像距明显小于透镜的焦距;焦距和太赫兹激光光束波前半径相匹配的负透镜可以实现太赫兹激光束的准直.实验证实f′=-188, 的负透镜位于与太赫兹激光光束波前半径相匹配的位置时, 即z=100 mm, 太赫兹激光的发散角从6°提高到0.1°,20 m传输实验中, 负透镜准直探测方案比正透镜准直探测方案更加简单有效.     

太赫兹超高斯波纹喇叭天线设计

设计了一种新型太赫兹(THz)超高斯波纹喇叭天线。它由正弦曲线部分和线性平行部分组成,可同时激励起HE11和HE12两种模式。该天线工作的中心频点为0.34 THz,带宽大于40 GHz。在本文设计中,高斯基模的能量耦合效率可提高到99.8%。同时具有-37 dB的旁瓣电平和-50 dB的交叉极化特性。仿真和实测结果也表明此天线的优良性能,可以看出仿真结果与实测结果非常吻合。     

基于超光栅的3D打印全介质太赫兹超透镜

超透镜是基于超表面和超光栅的器件,可实现对入射光振幅、相位、偏振等的灵活调控,具有轻薄、易集成的特点。但超透镜的制作周期时间长、成本高,寻找一种易加工、低成本、高效的方法制造超透镜是非常有必要的。本文设计了一种高效波前控制电磁波的太赫兹(Terahertz, THz)全介质超光栅,当电磁波垂直入射时,超光栅将电磁波束弯曲至T_-1衍射级。通过仿真模拟可知,当P偏振光入射时,可将83.44%的透射能量集中在T_-1衍射级,S偏振光入射时可达到82.73%。基于设计的超光栅,当0.14 THz电磁波入射时,设计了数值孔径为0.39的超透镜,利用3D打印技术加工工艺制备,并搭建扫描测量系统验证该设计。测量结果表明,超透镜焦距为114.5 mm,与仿真设计相一致,同时测得了光斑的大小,最后搭建的THz透射成像系统表征了超透镜的成像能力。这项工作在光学传感、通信和超分辨率成像中具有潜在的应用价值。     

太赫兹平面天线的设计

天线与太赫兹检测器的匹配网络是集成天线与太赫兹检测器的核心。针对低阻抗太赫兹检测器,在650 GHz设计了输入阻抗为7 Ω的平面U型天线和接有λg/4匹配器的蝶形天线,以及输入阻抗为50 Ω的平面对数天线和平面对数正弦天线。检测器的直流偏置电路会使天线上的高频能量通过该偏置回路漏出,故在偏置线上应用带隙结构形成低通滤波器。仿真了该滤波器的相关参数及接入位置,使得高频下天线不受超导检测器偏置回路的影响。     

基于波导缝隙阵列的新型太赫兹频率扫描天线

为缩短太赫兹系统成像时间,该文提出将频率扫描天线应用于太赫兹成像系统中,并设计了一种基于波导缝隙阵列的太赫兹频率扫描天线。该文采用泰勒综合法降低副瓣电平,通过软件仿真结合功率传输法设计最优的缝隙分布。太赫兹波导缝隙阵列天线具有加工简单、成本低的优势,通过太赫兹准光测试系统对天线性能进行测试,实测天线扫描角度可达40°,增益约为15 dB,副瓣电平抑制优于–20 dB。测试结果表明太赫兹波导缝隙天线具有扫描角度大和副瓣低的优良特性,在太赫兹成像和目标探测等领域有巨大的应用价值。      

太赫兹3D打印透镜综述

太赫兹波由于其独特的电磁特性可应用于超高速率无线通信、生物化学物质检测以及高分辨率成像等领域。但由于太赫兹波的物理波长小,传统适用于低频的加工工艺难以满足其加工精度的要求;而微纳米加工工艺又具有加工复杂、成本高等缺点。3D打印技术的发展为太赫兹器件的加工提供了新的选择和更多的设计灵活度。文章介绍了香港城市大学太赫兹与毫米波国家重点实验室在3D打印太赫兹透镜方面的最新研究动态和实验研究新成果,包括基于3D打印的太赫兹高增益圆极化透镜、近场聚焦圆极化透镜、贝塞尔波束生成透镜的设计,高精度3D打印方法的探索以及太赫兹天线测试方法等。太赫兹3D打印透镜天线具有低成本、低损耗、能快速成型等特点,可应用于不同的太赫兹场景中。     

太赫兹波段电磁超介质的应用及研究进展

太赫兹波和电磁超介质是电磁学领域关注的热点.太赫兹波与电磁超介质相互作用可以实现对太赫兹波的操纵和调控,有望填补"太赫兹空白".介绍了太赫兹波段电磁超介质的研究进展,包括电磁超介质电磁性能可调谐的实施途径,电磁超介质在太赫兹功能器件方面的应用(调制器/开关、传感器/探测器、滤波器、偏振元件和吸波器),太赫兹波段表面等离...     

光电导太赫兹天线效率参数的讨论

光电导天线是产生太赫兹波最常用的器件之一,但是目前它面临的主要问题是天线效率很低,难以获得高功率的太赫兹波.为了提高其输出功率和效率,介绍了计算光电导天线效率的公式,讨论了影响光电导天线光-太赫兹转换效率的参数:与激光源相关的参数如激光强度、脉冲宽度、激励光斑尺寸及位置;与光电导天线相关的参数如偏压电场、天线材料和几何结构、天线暗电阻率、基底材料等.这对光电导太赫兹天线的分析与设计也是大有裨益的.     

一种高集成高空间分辨率220 GHz检波器

本文设计了一种高集成检波器,其包含贴片天线、匹配电路、肖特基二极管和透镜。在中芯国际130nm工艺下将天线、匹配电路、肖特基二极管集成到一个芯片上,检波器的集成度相比于分离式有了明显的提高。为增强片上天线的方向性,进行了带有空气腔的尼龙透镜的设计和优化。透镜上的空气腔不但提供了组装空间而且减小了透镜体积。通过测试,天线在220 GHz辐射增益为22 dB,其中透镜贡献约为20dB。检波器测试得到的响应率可达到130-150V/W,对应的等效噪声功率（NEP）估算为400-460 。     

W波段FMCW介质透镜天线的研究

介绍一种W波段调频连续波（FMCW）体制的介质透镜天线,其结构形式简单,性能稳定可靠,解决了调频连续波的较高收发隔离度的要求,天线的收发隔离度可达58dB以上。天线副瓣电平可达-24dB,电压驻波比在1GHz带宽内小于1．5,600MHz带宽内小于1．3,天线效率在整个带宽内可以达到70％以上。     

基于准光技术的亚毫米波单脉冲天线

基于准光技术在亚毫米波频段设计分析了一种单脉冲天线。采用时域有限差分(FDTD) 方法结合斯特拉顿-朱兰成(Stratton-Chu)公式对该准光单脉冲天线的辐射性能进行了严格的仿真分析。为了进一步抑制辐射和波束方向图的副瓣电平,引入了修正的介质双曲透镜。仿真结果表明,该单脉冲介质透镜天线具有良好的辐射特性,其中和波束的副瓣电平小于-11.9 dB,差波束的零深低于-30.0 dB,不平衡度小于0.50 dB。     

加载介质透镜的超宽带平面螺旋天线设计

针对乳腺癌检测、成像等医疗领域对天线高增益及宽频带的需求,研究设计了一款加载介质透镜的超宽带平面螺旋天线。该天线采用双臂平面阿基米德螺旋天线作为辐射单元,在辐射臂外围间隔一定距离处加载金属圆环以改善驻波性能,并由指数渐变式微带巴伦作为馈电结构。天线顶部加载介质透镜,底部设置金属圆台形反射背板,实现了调整波束形状和提高天线增益的目的。加装圆柱形天线罩后天线高度约为87.53 mm,直径约为46.50 mm。仿真结果显示,天线在3－12 GHz 工作频带内回波损耗小于-10 dB,辐射方向图呈现良好的定向辐射特性,实测结果与仿真结果基本一致。     

介质平板透镜提高天线增益的原理研究

采用了基于光学理论和电磁理论相结合的分析方法,对介质平板透镜提高天线增益的原理进行了分析,结果表明该方法比传统方法能够更有效地提高天线的增益. 并以双层微带贴片天线加载介质平板透镜为例,进行了参数分析与优化. 理论分析和电磁仿真均表明,合理选择介质平板透镜的参数可以有效地提高微带天线单元的增益、减小天线阵列的规模,从而验证原理了的有效性.     

Ku、Ka频段龙伯透镜馈源阵列技术研究

针对卫星通信中龙伯透镜天线不同频段的馈源并排放置导致最大波束指向的偏移,无法实现多频段馈源上、下行跟踪同一颗卫星,提出了馈源阵列馈电的方法。通过辐射口面采用介质杆天线取代喇叭以改进馈源,此方法减小了馈源的阵间距,利于馈源组阵。结果表明:利用馈源组阵技术可以解决波束偏焦问题,实现多频段收发同一颗卫星的目的,同时也分析了阵列馈源馈电对天线增益和效率的影响。     

Dual band dielectric resonator antenna for wireless application

The proposed technique is an integration of a slot antenna and a dielectric resonator antenna (DRA). This is designed without compromising miniaturisation and efficiency. It is observed that the integration of slot and dielectric structure itself may be merged to achieve extremely wide bandwidth over which the antenna polarisation and radiation pattern are preserved. Here the effect of slot size on the radiation performance of the DRA is studied. The antenna structure is simulated using the CST software. The simulated results are presented and compared with the measured result. This DRA has a gain of 7.1 and 6.3?dBi at 5.7 and 8.1?GHz, respectively, its 10?dB return impedance bandwidth of nearly 4.5% and 5.5% at two resonating frequencies. A total of 98% efficiency has been achieved from the configuration. It is shown that the size of the slot can significantly affect the radiation properties of the DRA and there are good agreements between simulation and measured results.     

毫米波低副瓣赋形介质透镜天线设计

通过对介质透镜赋形,把初级馈源方向图转变为透镜口径面上所需的场分布函数,便可获得所需要的各种波束。本文给出了一种基于几何光学的简单而实用的透镜赋形方法,通过赋形能实现介质透镜天线低副瓣的要求。     

一种应用于基站天线的新型球透镜

针对传统龙伯透镜结构复杂、制作工艺难度大、不易实现批量化生产等问题,提出了一种应用于基站天线的新型球透镜,采用同一种介质材料的一个介质基座和多个介质锥体,再将各介质锥体均匀分布连接于介质基座上,组成球透镜.仿真结果表明:采用所提出的球透镜的双极化基站天线,具有良好的辐射方向图和高增益性能.