一种基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线

本发明涉及一种基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线，属于多波束天线。

背景技术：

1、太赫兹系统作为6g通信的重要潜在需求，更高的频段带来了更宽的带宽，这为通信信道容量带来了极大的提升，同时这也对通信系统带来了高增益多波束的需求。为了实现低成本的多波束系统，针对无源多波束天线技术的研究提出了新挑战。

2、针对太赫兹无源多波束天线的研究已有少量报道，其中多数是基于透镜的准光无源多波束天线。一些基于cnc、3d打印与磁控溅射的表面波龙勃透镜天线，提供了一些e面或h面多波束天线的方案，但这些工作存在可靠性较差、实现难度高、成本较高等问题。对于太赫兹频段，采用波导结构来实现的无源多波束天线还未见报道，这种结构的天线形式具有损耗低、结构紧凑、加工难度低、易于实现等特点，为太赫兹频段的多波束天线方案提供了一种新的解决方案。

3、本发明设计了一种基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线，结合太赫兹频段实现的波导结构与滑动口径相结合提出一种新的低色散波导型移相结构，通过利用线性排列的波导移相阵列和馈电端口的切换，实现多波束辐射。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对太赫兹通信系统高增益、多波束与低成本的需求，提出了一种基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线，该天线采用全金属结构实现，将滑动口径的概念与太赫兹频段实现的波导结构结合提出一种低色散波导型移相结构，利用线性排列的波导移相结构阵列和馈电端口的切换，最终实现h面-35°到+35°的波束扫描。该天线可使用现有的cnc加工工艺实现。

2、为达上述目的，本发明采取如下技术方案：

3、所述基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线包括上层金属盖板、下层金属盖板；

4、所述上层金属盖板包括上层金属板与上层金属板前端的上半喇叭口面、上半金属法兰、安装固定用的通孔和螺纹孔；

5、所述下层金属盖板包括下层金属板与下层金属板上表面加载的第一矩形波导、第二矩形波导、第三矩形波导、第四矩形波导、第五矩形波导、第六矩形波导、第七矩形波导、平行板波导、平行排布的自补偿波导移相阵列、两个金属销钉与下层金属板前端的下半喇叭口面、下半金属法兰、安装固定用的通孔和螺纹孔；

6、其中上半喇叭口面与下半喇叭口面组成用于辐射的喇叭口面；

7、所述自补偿波导移相阵列包括17个等长的移相波导，其中每个移相波导由不同长度的参考波导与加宽波纹波导组成；

8、其中17个等长的移相波导宽度范围为0.54–0.59λ0，其中加宽波纹波导中的波纹宽度为0.28λ0，深度为0.14λ0，间距为0.42λ0，其中λ0为中心频率处的波长；

9、所述上层金属盖板和下层金属盖板均用金属材料制作，利用精密数控机械加工工艺进行一体化加工，表面通过镀金工艺处理；

10、所述基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线各部分的连接关系为：将上层金属盖板和下层金属盖板通过两个销钉孔进行定位，用螺钉进行固定；

11、所述基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线的工作过程，包括如下步骤：

12、步骤1、电磁波通过第一矩形波导、第二矩形波导、第三矩形波导、第四矩形波导、第五矩形波导、第六矩形波导、第七矩形波导馈入天线；

13、步骤2、经由平行板波导将电磁波馈送到自补偿波导移相阵列中，经过自补偿波导移相阵列对相位进行调控，由喇叭口面输出；

14、步骤3、电磁波依次进入第一矩形波导、第二矩形波导、第三矩形波导、第四矩形波导、第五矩形波导、第六矩形波导、第七矩形波导，使其辐射的角度发生变化，实现波束扫描；

15、其中，相应工作频率范围为410–480ghz。

16、有益效果

17、本发明所述的一种基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线，具有如下有益效果：

18、1.所述基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线全部采用波导型结构实现，复杂度与成本低；

19、2.所述基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线利用多端口馈电，提高了波束的覆盖率；

20、3.所述基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线采用全金属结构，耐受功率高，辐射效率高。

技术特征：

1.一种基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线，其特征在于：包括上层金属盖板和下层金属盖板两部分；

2.根据权利要求书1所述的一种基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线，其特征在于：所述基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线各部分的连接关系：将上层金属盖板和下层金属盖板通过两个销钉孔进行定位，用螺钉进行固定。

3.依据权利要求1所述的一种基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线，其特征在于：所述基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线的工作过程，包括如下步骤：

4.根据权利要求1所述的一种基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线，其特征在于：所述基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线可工作于太赫兹频段。

技术总结
本发明涉及一种基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线，属于多波束天线技术领域。所述基于低色散相位调节波导阵列的滑动口径太赫兹多波束天线由上层金属盖板和下层金属盖板两部分构成，其中下层金属盖板包括上层金属板与上上表面加载的第一矩形波导、第二矩形波导、第三矩形波导、第四矩形波导、第五矩形波导、第六矩形波导、第七矩形波导，平行板波导，以及自补偿波导移相调节阵列和上层金属板前端的喇叭口面组成。该天线采用全金属结构实现，将滑动口径的概念与太赫兹频段实现的波导结构结合提出一种低色散波导型移相结构，利用线性排列的波导移相结构阵列和馈电端口的切换实现了大于±30°的波束扫描。

技术研发人员：卢宏达,朱少园
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19