多通道太赫兹天线及应用多通道太赫兹天线的通信系统的制作方法

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及多通道太赫兹天线及应用多通道太赫兹天线的通信系统。

背景技术：

由于现有的天线主要工作在太赫兹以下频段，受其工作频率的限制，通常应用多输入多输出(mimo)天线和天线阵列等天线技术，即采用多天线相互补足的方式来增加信道容量，或者采用多天线组成阵列的方式来改善通信指向，实现提高通信速率。但在现有技术中，多个通信通道之间并不是相互独立，导致无法通过多个相互独立的通信通道进行同时同频收发，难以进一步增加信道容量，提高通信速率。

技术实现要素：

本发明提供一种多通道太赫兹天线及应用多通道太赫兹天线的通信系统，以克服现有技术的缺陷，本发明能够通过多个相互独立的通信通道进行同时同频收发，进一步增加信道容量，提高通信速率。

为了解决上述技术问题，本发明一实施例提供一种多通道太赫兹天线，包括多个低频单元、多个高频单元和金属反射板；

所述低频单元包括从上往下依次连接的第一微波透镜、第一喇叭天线、第一正交极化器和第一波导馈电接口；

所述高频单元包括从上往下依次连接的第二微波透镜、第二喇叭天线、第二正交极化器和第二波导馈电接口；

所述第一喇叭天线和所述第二喇叭天线均固定在所述金属反射板上表面；

所述第一正交极化器和所述第二正交极化器均固定在所述金属反射板下表面。

进一步地，所述第一喇叭天线和所述第二喇叭天线在所述金属反射板上表面的固定位置，满足以下条件：

相邻两个所述第一喇叭天线的间隔距离达到最大，相邻两个所述第二喇叭天线的间隔距离达到最大；其中，相邻两个所述第一喇叭天线的间隔距离大于相邻两个所述第二喇叭天线的间隔距离。

进一步地，所述第一波导馈电接口和所述第二波导馈电接口均是由两个波导馈电接口组成的。

本发明另一实施例提供一种应用多通道太赫兹天线的通信系统，所述通信系统包括发射端和接收端；所述发射端设置有发射天线，所述接收端设置有接收天线；其中，所述发射天线和所述接收天线均是如上所述的多通道太赫兹天线；

所述发射天线，用于向所述接收端发送射频信号；

所述接收天线，用于接收所述射频信号。

相比于现有技术，本发明的实施例，具有如下有益效果：

通过从上往下依次连接第一微波透镜、第一喇叭天线、第一正交极化器和第一波导馈电接口，得到低频单元，从上往下依次连接第二微波透镜、第二喇叭天线、第二正交极化器和第二波导馈电接口，得到低频单元，并将多个低频单元和多个高频单元固定于金属反射板，得到多通道太赫兹天线，以由多个低频单元和多个高频单元分别收敛各自的发送信号，降低各自发送信号的波束宽度，避免多个通信通道出现信号干扰现象，确保多个通信通道之间相互独立，从而实现通过多个相互独立的通信通道进行同时同频收发，进一步增加信道容量，提高通信速率。

附图说明

图1为本发明第一实施例中的一种多通道太赫兹天线的整体结构示意图；

图2为本发明第一实施例中的低频单元的结构示意图；

图3为本发明第一实施例中的高频单元的结构示意图；

图4为本发明第一实施例中的一种多通道太赫兹天线的俯视结构示意图；

图5为本发明第一实施例中的一种多通道太赫兹天线的仰视结构示意图；

图6为本发明第一实施例中的一种多通道太赫兹天线的侧视结构示意图；

图7为本发明第二实施例中的一种应用多通道太赫兹天线的通信系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明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。

第一实施例。请参阅图1-6。

如图1-3所示，第一实施例提供一种多通道太赫兹天线，包括多个低频单元10、多个高频单元20和金属反射板30；低频单元10包括从上往下依次连接的第一微波透镜101、第一喇叭天线102、第一正交极化器103和第一波导馈电接口104；高频单元20包括从上往下依次连接的第二微波透镜201、第二喇叭天线202、第二正交极化器203和第二波导馈电接口204；第一喇叭天线102和第二喇叭天线202均固定在金属反射板30上表面；第一正交极化器103和第二正交极化器203均固定在金属反射板30下表面。

需要说明的是，所述多通道太赫兹天线工作在太赫兹频段。其中，选取世界无线电大会批准的140ghz作为低频，220ghz作为高频，即工作频率的选取范围是140ghz～220ghz。

在本实施例当中，所述多通道太赫兹天线包括四个低频单元10、四个高频单元20和一块金属反射板30。其中，金属反射板30的尺寸是1.4m×1.4m，材质包括不锈钢。

通过从上往下依次连接第一微波透镜101、第一喇叭天线102、第一正交极化器103和第一波导馈电接口104，得到低频单元10，由第一波导馈电接口104将获取的两路信号传输至第一正交极化器103，由第一正交极化器103将两路信号的合成信号传输至第一喇叭天线102，由第一喇叭天线102将合成信号作为发送信号传输至第一微波透镜101，由第一微波透镜101对发送信号进行收敛，实现降低发送信号的波束宽度。

同样地，通过从上往下依次连接第二微波透镜201、第二喇叭天线202、第二正交极化器203和第二波导馈电接口204，得到高频单元20，由第二波导馈电接口204将获取的两路信号传输至第二正交极化器203，由第二正交极化器203将两路信号的合成信号传输至第二喇叭天线202，由第二喇叭天线202将合成信号作为发送信号传输至第二微波透镜201，由第二微波透镜201对发送信号进行收敛，实现降低发送信号的波束宽度。

喇叭天线是面天线，波导管终端渐变张开的圆形或矩形截面的微波天线，是使用最广泛的一类微波天线，其优点是结构简单、频带宽、功率容量大、调整与使用方便。由于喇叭天线本身带宽较大，低频单元10和高频单元20在金属反射板30上表面的固定位置应具有较大的间隔距离。

通过将第一喇叭天线102和第二喇叭天线202均固定在金属反射板30上表面，并对应于第一喇叭天线102和第二喇叭天线202在金属反射板30上表面的固定位置，将第一正交极化器103和第二正交极化器203均固定在金属反射板30下表面，以将四个低频单元10和四个高频单元20固定于金属反射板30上表面。

本实施例通过使多通道太赫兹天线工作在太赫兹频段，利用太赫兹通信具有信道稀疏(波束宽度小于5°)的特性，有利于避免多个通信通道出现信号干扰现象，确保多个通信通道之间相互独立。通过在低频单元10和高频单元20中设置正交极化器，由正交极化器将两路信号合成一路信号，有利于确保两路信号互不干扰，且通道数量增加一倍，在低频单元10和高频单元20中设置喇叭天线，能够使理论增益达到24dbi左右，波束宽度为7°，在低频单元10和高频单元20中设置微波透镜，由微波透镜收敛发送信号，能够使理论增益达到30dbi左右，波束宽度降低至5°，有利于确保相邻两个喇叭天线的隔离度大于30db。通过在金属反射板30上合理固定低频单元10和高频单元20，有利于避免多个通信通道出现信号干扰现象，确保多个通信通道之间相互独立，从而实现通过多个相互独立的通信通道进行同时同频收发，进一步增加信道容量，提高通信速率。

本实施例通过从上往下依次连接第一微波透镜101、第一喇叭天线102、第一正交极化器103和第一波导馈电接口104，得到低频单元10，从上往下依次连接第二微波透镜201、第二喇叭天线202、第二正交极化器203和第二波导馈电接口204，得到低频单元20，并将多个低频单元10和多个高频单元20固定于金属反射板30，得到多通道太赫兹天线，以由多个低频单元10和多个高频单元20分别收敛各自的发送信号，降低各自发送信号的波束宽度，避免多个通信通道出现信号干扰现象，确保多个通信通道之间相互独立，从而实现通过多个相互独立的通信通道进行同时同频收发，进一步增加信道容量，提高通信速率。

如图4-6所示，在本实施例当中，第一喇叭天线102和第二喇叭天线202在金属反射板30上表面的固定位置，满足以下条件：相邻两个第一喇叭天线102的间隔距离达到最大，相邻两个第二喇叭天线202的间隔距离达到最大；其中，相邻两个第一喇叭天线102的间隔距离大于相邻两个第二喇叭天线202的间隔距离。

可以理解的是，第一喇叭天线102和第二喇叭天线202在金属反射板30上表面的固定位置并不相同。由于低频单元10相比于高频单元20更容易受到干扰，应控制相邻两个第一喇叭天线102的间隔距离大于相邻两个第二喇叭天线202的间隔距离。

为使相邻两个第一喇叭天线102的间隔距离、相邻两个第二喇叭天线202的间隔距离均达到最大，且相邻两个第一喇叭天线102的间隔距离大于相邻两个第二喇叭天线202的间隔距离，将四个第一喇叭天线102分别固定在金属反射板30上表面的顶角位置，将四个第二喇叭天线202分别固定在相邻两个第一喇叭天线102之间的中点位置。

同样地，第一正交极化器103和第二正交极化器203在金属反射板30下表面的固定位置分别对应于第一喇叭天线102和第二喇叭天线202在金属反射板30上表面的固定位置，将四个第一正交极化器103分别固定在金属反射板30下表面的顶角位置，将四个第二正交极化器203分别固定在相邻两个第一正交极化器103之间的中点位置。

本实施例通过在金属反射板30上合理固定第一喇叭天线102和第二喇叭天线202，即合理固定低频单元10和高频单元20，有利于避免多个通信通道出现信号干扰现象，确保多个通信通道之间相互独立，从而实现通过多个相互独立的通信通道进行同时同频收发，进一步增加信道容量，提高通信速率。同时，有利于提高第一波导馈电接口104和第二波导馈电接口204的空间利用率。

在本实施例当中，第一波导馈电接口104和第二波导馈电接口204均是由两个波导馈电接口组成的。

本实施例在第一波导馈电接口104和第二波导馈电接口204中分别设置两个波导馈电接口，以由第一波导馈电接口104获取两路信号，由第二波导馈电接口204获取两路信号。

第二实施例。请参阅图7。

如图7所示，第二实施例提供一种应用多通道太赫兹天线的通信系统，所述通信系统包括发射端和接收端；所述发射端设置有发射天线，所述接收端设置有接收天线；其中，所述发射天线和所述接收天线均是如第一实施例所述的多通道太赫兹天线；所述发射天线，用于向所述接收端发送射频信号；所述接收天线，用于接收所述射频信号。

需要说明的是，发射天线的四个低频单元和四个高频单元与接收天线的四个低频单元和四个高频单元一一对应。

本实施例应用如第一实施例所述多通道太赫兹天线，且能达到与其相同的有益效果。

综上所述，实施本发明的实施例，具有如下有益效果：

通过从上往下依次连接第一微波透镜101、第一喇叭天线102、第一正交极化器103和第一波导馈电接口104，得到低频单元10，从上往下依次连接第二微波透镜201、第二喇叭天线202、第二正交极化器203和第二波导馈电接口204，得到低频单元20，并将多个低频单元10和多个高频单元20固定于金属反射板30，得到多通道太赫兹天线，以由多个低频单元10和多个高频单元20分别收敛各自的发送信号，降低各自发送信号的波束宽度，避免多个通信通道出现信号干扰现象，确保多个通信通道之间相互独立，从而实现通过多个相互独立的通信通道进行同时同频收发，进一步增加信道容量，提高通信速率。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。