二维牛眼结构太赫兹CDMA系统时域编码器和解码器的制作方法

本发明涉及一种信号处理技术，特别涉及一种二维牛眼结构太赫兹CDMA系统时域编码器和解码器。

背景技术：

CDMA系统是基于码分(扩频)技术和多址技术的通信系统，系统为每个用户分配各自特定地址码。地址码之间具有相互准正交性，从而在时间、空间和频率上都可以重叠；将需要传送的信息数据用一个伪随机码进行时域/频域调制，使原有的数据信号的时域/频域宽度被扩展，接收端进行相反的过程，进行解扩，增强了抗干扰的能力。

CDMA通信网是由扩频、多址和频率复用等几种技术结合而成，含有频域、时域和码域三维信号处理的一种协作，因此它具有抗干扰性好，抗多径衰落，保密安全性高，同频率可在多个区域内重复使用，容量和质量之间可做权衡取舍等特性。

编/解码器是CDMA系统中的核心部件之一，是影响系统性能的最重要因素之一。编/解码器的结构和特性直接影响到CDMA系统的用户容量、误码率、功率损耗、运行成本以及系统的灵活性等。编/解码器的制作成本，可调性和编/解码性能等因素决定着CDMA系统能否投入实际应用。

目前，CDMA技术在微波频段已经得到广泛应用，在光频频段也得到大量的研究和试运行。然而在太赫兹频段还一直是空白，其中一个很重要的原因就是没有成本低廉而又可靠的编/解码器。

技术实现要素：

本发明是针对CDMA技术在太赫兹频段一直是空白的问题，提出了一种二维牛眼结构太赫兹CDMA系统时域编码器和解码器，适用于太赫兹段CDMA系统时域，参数调节方便、能量损耗极低。

本发明的技术方案为：一种二维牛眼结构太赫兹CDMA系统时域编码器和解码器，编码器和解码器为两面完全耦合对称的二维牛眼结构的圆环金属光栅平板，圆环金属光栅平板中心处为一圆通孔，圆环金属光栅平板的上下两个表面设有耦合对称的二维同心周期排列的圆环，由圆环组成的光栅的周期宽度相同，金属光栅平板上下对称的每个同心圆环凹槽的槽宽和槽深相同。

所述圆环金属光栅平板上从中心到外围同心周期排列的圆环排序是根据CDMA系统时域二进制序列顺序排列，“1”码对应同心圆环凹槽，“0”码对应无结构的金属平板。

所述太赫兹CDMA系统的工作中心频率和带宽分别由二维同心周期排列的圆环的周期宽度和周期数来确定。

所述二维牛眼结构太赫兹CDMA系统时域编码器和解码器，太赫兹波从圆环金属光栅平板上方垂直入射后，在圆环金属光栅平板两面以表面等离子波的形式从外环对称耦合增强并向中心圆通孔传播，在圆环金属光栅的同心圆环凹槽中实现时域编码或解码，并最终在贯通的中心圆通孔处以一个很小发散角出射。

本发明的有益效果在于：本发明二维牛眼结构太赫兹CDMA系统时域编码器和解码器，此结构具有能量损耗极低；结构简单，参数调节方便；加工便捷，成本低廉等优点。

附图说明

图1为本发明二维牛眼结构太赫兹CDMA系统时域编码器和解码器俯视及剖面图；

图2为本发明二维牛眼结构太赫兹CDMA系统时域编码器和解码器原理图。

具体实施方式

本发明提出了一种二维牛眼结构太赫兹CDMA系统的时域编码器和解码器，该编码器和解码器工作于太赫兹频段，如图1所示二维牛眼结构太赫兹CDMA系统时域编码器和解码器俯视及剖面图，俯视可知编码器和解码器由从中心到外围一个个同心圆环组成，再看对应的剖面，圆环顺序根据CDMA系统的编码或解码顺序确定金属光栅平板上码片排序(“0”码对应无结构的金属平板，“1”码对应同心圆环凹槽，“0”码和“1”码的周期宽度p相同，仅仅“1”码具有凹槽，槽宽w和槽深t)；太赫兹CDMA系统的工作中心频率和带宽分别由码片的周期宽度(中心频率f₀＝c/p，式中c为真空中的光速，p同心圆环周期宽度)和周期数(带宽Δf与周期数k负相关)来确定；并采用表面等离子体波(SPPs)的形式传输以减少损耗；金属平板厚度s的选择应在保证机械强度的前提下尽可能的薄，以确保金属板两面的表面等离子波SPPs能够耦合增强。

二维牛眼结构太赫兹CDMA系统时域编码器和解码器，它的结构为双面完全对称的二维牛眼结构的金属光栅平板结构。结构中心有一直径为d的圆通孔，围绕圆通孔有一系列上下表面对称的二维同心编码圆环凹槽。本编码器和解码器工作在太赫兹频段，如图2所示原理图所示，输入太赫兹波垂直于金属平板编码光栅所在的平面入射(在该平面内任意方向偏振)，在金属两面以表面等离子波(SPPs)的形式对称耦合增强并向中心圆通孔处传播，在金属光栅的同心圆环凹槽中实现时域编码或解码，并最终在金属上贯通的中心圆通孔处以一个很小发散角出射。如果斜入射其中心工作频率将发生改变(谱峰将分裂为两个：θ为入射波方向与该平面法向的夹角)。

金属平板的本身材质对表面等离子体波的传输损耗和发散角影响很小，一般选用价格便宜的金属如铝等。

本编码器和解码器在二进制的“0”码对应无结构的金属平板，“1”码对应双面耦合对称的光栅同心圆环凹槽；太赫兹波在金属两面以表面等离子波(SPPs)的形式对称耦合增强并向中心圆通孔传播，从而在金属光栅的凹槽陷波结构中实现“0”“1”二进制序列的时域编码或解码，并最终在金属上贯通的中心圆通孔处出射。

本发明可以采用不同的加工工艺加以实现，例如机械加工、电化学腐蚀法加工、镀膜加工等。

在本发明的一个具体实施例中，具体参数如下：金属平板中心圆通孔直径d＝120um，平板总厚度s＝300um；同心圆环凹槽深度t＝60um，周期宽度p＝440um，槽宽w＝220um(即w/p＝0.5)；对应的中心工作频率f₀＝0.68THz。围绕中心圆通孔分布k个序列码片结构(“0”码对应无结构的金属平板，“1”码对应同心圆环凹槽)。例如时域编码序列为0100111(N₀……N₇＝0100111)，即围绕中心圆通孔分布0100111的7个双面耦合码元；那么对应解码序列为1110010(即0100111的高低位倒序码)。