长焦深与偏振可控的太赫兹超构表面透镜

为了提高太赫兹超透镜成像的纵向容忍度,设计了一种纯几何相位全介质长焦深超构表面透镜器件。采用纯几何相位自旋解耦的设计方法,并结合时域有限差分（FDTD）方法,对设计的超构表面透镜进行了数值仿真。研究结果表明,所设计的太赫兹超构表面透镜具有偏振可控和长焦深的特性,在沿着传播方向上焦深达到了8 mm,而普通超构表面透镜只有4.5 mm焦深。设计并数值仿真验证了两个太赫兹长焦深聚焦复用的超构表面透镜,并使得横向复用的两个长焦深焦点具有相互正交的偏振态。相关研究有望应用于层析成像和信息加密等方面。     

介质透镜操控光电导天线辐射太赫兹波的研究

飞秒激光驱动的太赫兹 (terahertz, THz) 光电导天线是THz时域谱系统中常用的THz源,受全向辐射模式的影响,该光电导天线的天线主瓣小,方向性差。对波束的有效操控将有助于提高光电导天线的发射效率。以低温生长的砷化镓 (LT-GaAs) 作为天线基底材料,通过电磁仿真软件CST对蝶形天线辐射THz波的电磁分布特性进行仿真,研究了介质透镜对蝶形天线辐射出的THz波的操控。通过对透镜扩展厚度的理论与数值分析,得出一定频率下的最佳透镜扩展厚度值。仿真结果表明：随着频率的提高,蝶形天线在加载更小扩展厚度的硅透镜时可获得更好的方向性。     

太赫兹段慢波结构的微细加工技术研究新进展

太赫兹波兼具穿透性强、使用安全性高、定向性好、带宽高等技术特性,在国防、深空通信、远程成像、安全检查和医疗诊断等领域具有重大应用前景。基于慢波结构的电真空器件是在太赫兹频段产生瓦级功率输出,同时实现太赫兹辐射源小型化和经济化最具潜力的一种解决方式。慢波结构作为此类电真空器件的核心零件,其物理设计及制造水平将直接影响器件的带宽和增益,因此,从适合工作在太赫兹频段的慢波结构类型、加工精度与表面质量要求,以及制备工艺3个方面出发,对慢波结构的微细加工技术研究现状进行综述,重点分析太赫兹频段慢波结构的关键制造技术水平及应用现状,并探讨其在发展过程中需要面临的挑战和仍需注重解决的问题,希望能为后续高频器件研究工作的推进提供参考。     

Compact ultra-wideband monopole antenna with dual-band notched function

本文设计了一种小型的具有双陷波特性的环形超宽带单极子天线。通过在圆环形辐射贴片上开C形缝隙,在反射板上开L型缝隙,实现了天线在WiMAX3.5 GHz和WLAN5.5 GHz通信频带内的陷波特性,天线的大小为24 mm×36 mm×1.6 mm。通过仿真可知,天线S11-10 dB时,带宽范围为2.7-10.6 GHz,陷波范围为3.2-3.8 GHz和5.1-6 GHz,实现了天线小型化、超宽带以及陷波的特性,同时,天线具有良好的辐射特性、方向性和增益,能够满足实际需要。     

太赫兹波纹喇叭制造工艺技术实验研究

传输太赫兹(Terahertz,THz)波的馈源结构的特征尺寸在亚毫米量级,且精度要求高.波纹喇叭馈源结构具有良好的电讯特性,但内腔结构复杂,制造难度大.针对太赫兹波纹喇叭的具体结构和技术要求,对微细加工和微电铸工艺技术进行了调研和分析,给出了一种利用这些技术的太赫兹波纹喇叭的精密成形工艺方案.开展了内腔筋宽为0.1 mm的波纹结构的工艺实验,为太赫兹波纹喇叭的精密成形提供了有益的工艺方法和工程经验.     

基于金属阵列等离子体共振增强的太赫兹光电导天线设计

针对传统太赫兹光电导天线输出功率较低的问题,设计了一种基于金属阵列等离子体共振增强的太赫兹光电导天线,以提高太赫兹光电导天线的输出功率。通过对电磁波和半导体的物理场进行了理论分析,并建立了太赫兹光电导天线模型,利用COMSOL多物理场有限元软件进行了仿真实验研究。仿真计算了金属阵列等离子体共振增强结构不同周期宽度与高度下半导体基底对800 nm激光的光吸收量,得到了一种优化的金属阵列等离子体共振增强结构,然后计算该结构的太赫兹光电导天线的光电流,同时仿真计算了传统太赫兹光电导天线的光电流。研究结果表明:设计得到的金属阵列等离子体共振增强太赫兹光电导天线比传统太赫兹光电导天线光电流增强了约20倍,为等离子体共振增强的太赫兹光电导天线提供了依据。     

太赫兹天线结构设计

太赫兹天线工作频率高(100 GHz~10 THz),加工、装配精度要求严苛,合理有效的天线结构设计是太赫兹天线工程化亟待解决的技术难题之一。文中研制了一套工作在0.33 THz的太赫兹天线,详细阐述了天线结构、各组成结构材料和互联以及天线装配,并根据使用环境,对天线结构进行了仿真和电性能测试。结果表明,整套天线满足刚强度等各项指标要求,也验证了该天线结构设计的合理性和有效性。     

基于波导功分馈电的CTS阵列天线设计

本文设计了一种具有高增益、高效率、低损耗特性的16单元连续横向枝节(continuous transverse stub,CTS)天线阵列。该天线的辐射枝节部分采用了串联的结构来降低损耗,从而提高辐射效率,并且使用了功率分配器和辐射器组合的方式给CTS阵列天线进行馈电,改善了CTS阵列天线的阻抗匹配和方向性,使天线可以在双频段工作。对设计的天线采用电磁仿真软件HFSS进行仿真优化,仿真结果表明,CTS阵列天线在75～80 GHz和85～89 GHz双频带内S11值小于-10 dB,工作频率在78.8 GHz时增益为28.6 dB,在87.5 GHz时增益为28.4 dB,天线效率均超过50%,主瓣波束宽度为4.4°。     

基于渡越-切伦科夫辐射原理太赫兹横向场频率特性的实验研究

基于渡越-切伦科夫辐射原理,单色飞秒激光脉冲聚焦到空气中形成等离子体进而辐射出径向偏振太赫兹波,径向偏振太赫兹波经过紧聚焦后在焦点处产生太赫兹波横向偏振分量。为了有效调控太赫兹横向分量的频率分布和振幅特性,首先,通过理论分析太赫兹横向场分量在外加电压下的分布规律,给出不同角度的外加电压对太赫兹横向场频率强度的影响。然后,采用对等离子体施加外部电场的方法,得到一个最佳的纵向电场角度产生高强度太赫兹横向偏振分量。对发展太赫兹波特性的基础研究以及太赫兹技术的应用具有重要的参考意义。     

太赫兹波的古依相移研究

为了测量太赫兹波聚焦点附近不同位置的太赫兹时域信号图对飞秒脉冲强激光在空气中进行聚焦,在形成空气等离子体细丝通道的同时辐射出锥型太赫兹波,并用离轴抛物面金镜收集和聚焦太赫兹波。利用电光采样系统来探测太赫兹波,得到其频谱宽度约为4THz。通过对比分析得出,会聚的太赫兹波同样具有古依相移效应。     

高增益蓝牙天线的设计与应用

鉴于蓝牙mesh网络节点密集部署的问题和金属物质对蓝牙天线无线信号传输的影响,通过改变倒F天线辐射臂的形状来提升蓝牙天线的增益,从而达到蓝牙mesh网络节点远距离传输无线信号的目的,同时可以保证周围金属物质不会影响蓝牙无线信号的传输,减少信号的能量损失,实现蓝牙mesh网络节点的远距离部署。这两款蓝牙天线具有小型化、高增益、高带宽的特性,覆盖整个蓝牙通信的ISM频段,采用HFSS对蓝牙天线的特性进行仿真分析,得到优化后的蓝牙天线结构参数,并制作蓝牙天线实物进行试验测试。实验结果表明:折叠天线和螺旋天线的回波损耗均小于-10 dB,带宽完全覆盖蓝牙频段,而且螺旋天线的性能更优,增益达到4.6 dB,金属环境的最远传输距离为20 m。     

Improvement of 5.8 GHz Band Patch Antenna with Metamaterial

A patch antenna,a metamaterial patch antenna and a proposed metamaterial patch antenna,are simulated and compared.Simulation results show that the proposed antenna can concentrate so well radiation energy into broadside direction that the antenna gain is increased and the side lobe level is decreased.Therefore,the gain of the proposed metamaterial patch antenna is improved by 2 dB than that of the ordinary metamaterial patch anterma.     

一种机载宽频带轻量化双偶极子测量天线设计

在小型旋翼无人机平台的天线测量系统中,测量发射天线要具有双极化、宽频带及轻量化的特点。为实现宽频带与双极化的电性能需求,设计了一种带反射腔的双偶极子天线,2 对偶极子十字交叉,采用同轴电缆馈电,共用一块反射底板;针对轻量化的要求,提出了“铜箔+PA6冶及结构件薄化的新型天线反射腔结构。通过电磁软件CST 建立模型,对偶极子天线进行了仿真。仿真表明,所设计天线在650 ~ 1 400 MHz 的测试频带内,阻抗带宽为73.2%(电压驻波比小于2.5),2 个激励端口的隔离度大于50 dB,增益大于7 dBi,方向图对称性好,天线总质量低于0.6 kg,故天线的综合性能满足该机载测量系统的要求。     

Note: stacked rings for terahertz wave-guiding

We demonstrate the construction of corrugated waveguides using stacked rings to propagate terahertz frequencies. The waveguide allows propagation of the same fundamental mode as an optical-fiber, namely, the HE(11) mode. This simple concept opens the way for corrugated wave-guides up to several terahertz, maintaining beam characteristics as for terahertz applications.     

用于移动通信中的新型微机械贴片天线

近年来无线通信在全球范围内得到了迅猛的发展,对收发无线信号的天线尺寸的小型化和性能要求也在日益增加.微带贴片天线以其卓越的性能,得到了广泛应用.传统的半波天线尺寸较大,在小型通信设备中使用会出现许多问题.本文提出了一种在高介电常数上用微机械工艺制作的短接层叠式贴片天线,该天线在硅片和接地板间夹一层Tef-lon(聚四氟乙烯),这样天线的性能得到了提升,相对带宽增加到8.6%,而几何尺寸仅为波长的1/8.天线的测试方向图表明,天线靠近手机电路板时,大部分的电磁辐射会远离使用者的头部,且波束宽度可保证足够大的覆盖范围.此天线是在硅片上进行微机械加工的,可与硅和GaAs集成电路集成在一起,而不会影响电路本身.此天线可适用于移动通信设备.