本发明涉及电磁波器件技术领域，特别是涉及一种太赫兹微带天线。
背景技术：
随着通信系统以及无线传输领域的高速发展，微波通信已经无法满足人们对无线通信的需求，因此寻找一个新的波段来满足数字通信技术的发展需求成为最新的发展趋势。这时许多科学家与研究人员将目光投向了太赫兹频段。因此，太赫兹波具有微波所不能具备的优点：传输量大，在通讯系统中使用太赫兹天线时，天线就可以获得高达10gbit/s的传输速度。随着thz技术的不断突破和发展，工作于thz频段的设备成为国内外研究的热点，其中thz天线thz滤波器等为研究的重要方向。
dgs(缺陷接地结构)是在共面或微带或导体背面共面波导的接地平面中提供的非周期性或周期性级联配置缺陷。所提供的这种缺陷扰乱了贴片天线的电流分布，而这又是由于微带贴片天线的有效电容和电感的特性的变化。
微带天线因其特有的优势，如体积小、成本低和便于与载体集成等，得到了广泛的应用。而在微带贴片天线上实现天线的双频或多频以及增强天线增益等功能引起了业界广泛的研究。微带双频天线大多采用以下方法实现的：例如采用两层不同的介质层，使得天线能够在600ghz和800ghz满足性能需求，实现天线在thz频段的双频特性；而提高天线的增益方法也有很多，例如：在辐射贴片四周加载复杂的电磁带隙(ebg)结构。现有的太赫兹双频微带天线采用多层介质层或加载复杂的人工电磁材料，使得天线结构复杂，加工繁琐，不便于实现。
技术实现要素：
基于此，有必要提出一种结构简单，易于实现的太赫兹微带天线。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种太赫兹微带天线，包括：接地板、第一介质基板、dgs结构、第二介质基板、矩形辐射贴片、45°矩形贴片、135°矩形贴片，四分之一阻抗转换器、50ω微带线、第一寄生矩形贴片，第二寄生矩形贴片、第三寄生矩形贴片，第四寄生矩形贴片、第五寄生矩形贴片，所述dgs结构包括第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙；
所述接地板上设置所述dgs结构，所述第一介质基板设置在接地板上方，第一介质基板上方设置所述矩形辐射贴片，所述矩形辐射贴片两边设有所述45°矩形贴片、135°矩形贴片，所述矩形辐射贴片后方设置所述四分之一阻抗转换器和50ω微带线，所述矩形辐射贴片边缘设置所述第二介质基板，所述第二介质基板上方设置所述第一寄生矩形贴片、第二寄生矩形贴片、第三寄生矩形贴片、第四寄生矩形贴片以及第五寄生矩形贴片，所述第一寄生矩形贴片两端与所述第二寄生矩形贴片和所述第三寄生矩形贴片连通且呈直角，所述第二寄生矩形贴片右下部与所述第四寄生矩形贴片连通对齐，所述第三寄生矩形贴片左下部与所述第五寄生矩形贴片连通对齐。
可选的，所述dgs结构中的第二缝隙与第三缝隙中部连通呈"t"型，所述的dgs结构中的第一缝隙中部与所述dgs结构中的第二缝隙与第三缝隙中部连通呈"工"型。
可选的，所述45°矩形贴片、135°矩形贴片长与宽的尺寸完全相同。
可选的，所述的四分之一阻抗转换器后端与所述50ω微带线前端相连。
可选的，所述第二介质基板完全被所述第一寄生矩形贴片、第二寄生矩形贴片、第三寄生矩形贴片、第四寄生矩形贴片以及第五寄生矩形贴片覆盖。
可选的，所述第二寄生矩形贴片与第三寄生矩形贴片尺寸完全相同，所述第四寄生矩形贴片与第五寄生矩形贴片尺寸完全相同。
可选的，所述第一介质基板底边为正方形的正方体，所述正方形的金属接地板的边长与所述介质基板的底边边长相等。
可选的，所述矩形辐射贴片的尺寸小于所述介质基板的尺寸。
可选的，所述的介质基板的型号为fr4-epoxy。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出了一种太赫兹微带天线，所述天线包括：接地板、第一介质基板、dgs结构、第二介质基板、矩形辐射贴片、45°矩形贴片、135°矩形贴片，四分之一阻抗转换器、50ω微带线、第一寄生矩形贴片，第二寄生矩形贴片、第三寄生矩形贴片，第四寄生矩形贴片、第五寄生矩形贴片；dgs结构开设在接地板上，接地板上方设置第一介质基板，第一介质基板上方设置矩形辐射贴片，矩形辐射贴片两边设有45°矩形贴片、135°矩形贴片，矩形辐射贴片后方设置四分之一阻抗转换器、50ω微带线，矩形辐射贴片边缘设置第二介质基板，第二介质基板上方设置第一寄生矩形贴片，第二寄生矩形贴片、第三寄生矩形贴片，第四寄生矩形贴片、第五寄生矩形贴片。本发明中通过45°矩形贴片、135°矩形贴拓宽高频段阻抗带宽，在接地板上设置dgs结构使得天线具有低频谐振点，第二介质基板和第一寄生矩形贴片，第二寄生矩形贴片、第三寄生矩形贴片，第四寄生矩形贴片、第五寄生矩形贴片用以增强天线的增益。本天线具有两个工作频段，其结构简单新颖，易于实现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例太赫兹微带天线结构示意图；
图2为本发明实施例太赫兹微带天线的侧视图；
图3为本发明实施例太赫兹微带天线的后视图；
图4为本发明实施例太赫兹微带天线的散射参数图；
图5为本发明实施例太赫兹微带天线在520ghz时的e面辐射方向图；
图6为本发明实施例太赫兹微带天线在520ghz时的h面辐射方向图；
图7为本发明实施例太赫兹微带天线在680ghz时的e面辐射方向图；
图8为本发明实施例一种太赫兹微带天线在680ghz时的h面辐射方向图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例太赫兹微带天线的结构示意图，图2为本发明实施例太赫兹微带天线的侧视图，图3为本发明实施例太赫兹微带天线的后视图。
参见图1，图2和图3，实施例中的一种太赫兹微带天线包括接地板1、dgs结构2、第一介质基板5、矩形辐射贴片6、45°矩形贴片、135°矩形贴片7、四分之一阻抗转换器8、50ω微带9、第二介质基板10、第一寄生矩形贴片，第二寄生矩形贴片、第三寄生矩形贴片，第四寄生矩形贴片、第五寄生矩形贴片15；dgs结构2包括第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙；
所述接地板1上设置所述dgs结构，所述接地板1，为正方形的金属接地板，其尺寸为300um*300um，所述dgs结构中第一缝隙长度为204um，宽度为2um，且第一缝隙距离接地板边缘的距离d0＝60um，第二缝隙长度为44um，宽度为10um，第三缝隙长度为74um，宽度为8um，并且第二缝隙与第三缝隙中部连通呈“t”型，所述的dgs结构中的第一缝隙中部与所述dgs结构中的第二缝隙与第三缝隙中部连通呈"工"型，所述第一介质基板5设置在接地板1上方，所述介质基板5的材料为fr4-epoxy，其介电常数εr＝4.4，尺寸为
300um*300um*50um，所述第一介质基板5上方设置所述矩形辐射贴片6，所述矩形辐射贴片6尺寸为120um*120um，所述矩形辐射贴片两边设有所述45°矩形贴片、135°矩形贴片7，所述45°矩形贴片、135°矩形贴片7，两个矩形贴片尺寸完全相同，尺寸为84um*26um，所述矩形辐射贴片6后方设置所述四分之一阻抗转换器8和50ω微带线9，所述的四分之一阻抗转换器8长度为60um，宽度为28um，所述的50ω微带线9的长度为30um，宽度为34um，所述矩形辐射贴片6边缘设置所述第二介质基板10，所述第二介质基板10完全被第一寄生矩形贴片11、第二寄生矩形贴片12、第三寄生矩形贴片13、第四寄生矩形贴片14以及第五寄生矩形贴片15覆盖，其高度为80um，所述第一寄生矩形贴片11覆盖第二介质基板10的上部且与其上部边缘对齐，第一寄生矩形贴片11的尺寸为300um*26um，所述第二寄生矩形贴片12上端与第一寄生矩形贴片的下部边缘对齐且联通，左端和下端第二介质基板10对齐，尺寸为13um*274um，所述第三寄生矩形贴片13右端与下端第二介质基板10右端与下端对齐，尺寸与第二寄生矩形贴片完全相同，所述第四寄生矩形贴片14左端和下端所述第二寄生矩形贴片右端与下端联通对齐，尺寸为67um*190um，第五寄生矩形贴片15右端与下端与所述第三寄生矩形贴片左端与下端联通对齐，尺寸与第四寄生矩形贴片完全相同。
dgs结构中的第一缝隙是为了干扰矩形辐射贴片表面电流，从而使得天线产生一个低频谐振点，而dgs结构中的第二缝隙与第三缝隙是为了干扰第一缝隙的电流分布，使得天线的回波损耗程度更好，dgs结构第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙的的开设位置、长度和宽度都会对天线的辐射性能产生很大的影响，上述实施例中，第一缝隙，第二缝隙和第三缝隙的具体开设位置、长度和宽度，是利用ansyshfss电磁仿真软件，对各个尺寸参数进行优化得到的。
本实施例中的太赫兹微带天线，对天线馈电通过50ω微带线和四分之一阻抗变换器，使得馈电端口和矩形辐射贴片阻抗匹配，而45°矩形贴片、135°矩形贴片扩展了高频段的阻抗带宽，dgs结构使得天线产生低频段的谐振点，从而使得天线具有两个工作频段，而寄生矩形贴片与第二介质基板明显地提高了天线的增益。此天线结构简单，易于实现；本实施例通过对天线各个尺寸参数的优化，使其具有损耗低、辐射性能好、尺寸小、质量轻、易于集成的特点；此外，本实施例中工作于两个频段的天线，其电流分布均匀，能有效提高天线的通信质量。
本实施例中，还利用ansyshfss电磁仿真软件对天线的辐射参数性能进行了验证。
图4为本发明实施例太赫兹微带天线的散射参数图。
参见图4，从太赫兹微带天线的散射(s)参数图，可以明显看到天线具有两个谐振点，一个在较低频段即520ghz附近，其-10db以下的工作频段为508ghz～532ghz，回波损耗最低可达到-25.9db，相对带宽为4.8％，另一个在较高频段即680ghz附近，其-10db以下的工作频段为581ghz～766ghz，回波损耗最低可达到-35.4db，相对带宽为27.5％。
图5为本发明实施例太赫兹微带天线在520ghz时的e面辐射方向图，图6为本发明实施例一种太赫兹微带天线在520ghz时的h面辐射方向图。
参见图5和图6，从太赫兹微带天线在520ghz时的e面和h面辐射方向图，可以看到太赫兹微带天线在520ghz时的最大增益为3.54db。e面指在天线的最大波束指向，即增益方向，电场与波束指向确定的面，h面指在天线的最大波束指向，即增益方向，磁场与波束指向确定的面。
图7为本发明实施例太赫兹微带天线在680ghz时的e面辐射方向图，图8为本发明实施例太赫兹微带天线在680ghz时的h面辐射方向图。
参见图7和图8，从太赫兹微带天线在680ghz时的e面和h面辐射方向图，可以看到太赫兹微带天线在680ghz时的最大增益为4.11db。
本实施例中的太赫兹微带天线，具有两个工作频段，其-10db以下的工作频段分别为508ghz～532ghz和581ghz～766ghz，谐振频点分别是520ghz和680ghz，回波损耗最低分别可达到-25.9db和-35.4db，其增益和回损等性能良好，能够满足天线在太赫兹频段的双频带工作要求。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。