一种宽带高增益太赫兹透镜天线及其组阵设计  被引量:2

Design of a Broadband High-gain Terahertz Lens Antenna and Antenna Array

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作  者:吴丹[1] 何应然[1] 王政 梁保卫[1] WU Dan;HE Yingran;WANG Zheng;LIANG Baowei(The 54th Research Institute of CETC,Shijiazhuang 050081,China)

机构地区:[1]中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081

出  处:《无线电工程》2023年第3期727-734,共8页Radio Engineering

基  金:国家重点研发计划(2018YFE0207500)。

摘  要:给出了一种宽带高增益的太赫兹介质透镜天线的设计方法,该太赫兹透镜的中心工作频率为220 GHz,工作带宽超过20 GHz,透镜外形为边长118 mm的方形。太赫兹透镜采用平凸透镜形式,透镜材料选用低损耗的氧化铝陶瓷,介质透镜前后表面带有阻抗匹配层,起到减小空气-介质交界面电磁波反射的作用。综合采用上述3种设计手段的太赫兹透镜天线实现了高增益和高效率。在太赫兹透镜天线容差分析的基础上,加工了太赫兹馈源网络和透镜样机,并进行了实物测试。实测太赫兹馈源网络的驻波、极化隔离度、天线增益和天线方向图均与仿真较为接近。进一步,将该阵列单元用于组阵以继续提高太赫兹天线增益,给出了周期组阵和非周期组阵2种布阵设计。计算结果表明,通过非周期组阵设计的透镜阵列天线,可以将栅瓣电平由-8.38 dB抑制到-13.69 dB。A broadband high-gain terahertz lens antenna design is presented.The THz lens works at central frequency 220 GHz with bandwidth more than 20 GHz,and has a square shape with 118 mm side length.The THz lens is of plano-spherical shape,and is made of low-loss alumina ceramic,and both sides are covered with impedance-matching layer to reduce the energy reflection at the medium interfaces.High gain and high efficiency are achieved by adopting the above 3 techniques.Based on tolerance analysis,the THz feeding network and lens prototype are fabricated and tested.The measured VSWR,port isolation,antenna gain and radiation pattern are close to the simulation results.Furthermore,the lens array is used to enhance the terahertz antenna gain.Both periodic and non-periodic lens antenna designs are shown.The calculation results show that the grating lobe level could be suppressed from-8.38 dB to-13.69 dB by non-periodic array design.

关 键 词:太赫兹 透镜天线 高增益 高效率 

分 类 号:TN821[电子电信—信息与通信工程]

 

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