[发明专利]一种基于太赫兹的同步收发无线系统中的极化变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于太赫兹频段的极化变换器，属于同步收发无线技术 领域。

背景技术

太赫兹(THz)技术之所以引起广泛的关注，是由于THz脉冲电磁波具有 极其宽广的频谱，在无线电物理领域称为亚毫米波(SMMW)，在光学领域则习 惯称之为远红外(FIR)。

目前，普遍采用的太赫兹频段是由英国定义的100GHz～10THz(现在研究 较多的通常在0.2～3THz范围内)，它是介于毫米波和红外光之间相当宽的一个 区域。1974年，THz首次在《微波理论与技术》(MTT)学报上出现，当时是用 来描述米切尔森干涉计的光谱特性。此后，THz又被应用于描述点接触型二极 管探测器的频率特性。从频谱分布来看，亚毫米波的低端与毫米波的高端相连， 亚毫米波的高端则和红外、光波相接。由此可知，本领域必然兼容微波、光波 两门技术学科的理论、研究方法和技术，并将逐渐发展成为一门知识密集和技 术密集的综合性分支学科。随着近十几年来超导技术、光学参量器件和各种激 光器的发展，使THz技术的物理机制、检测技术和应用技术研究得到了全面发 展。

收发隔离网络是所有同步收发无线系统中(如雷达等)的重要部件之一， 它起着隔离发射机电磁波信号以免其直接进入接收机，达到保护接收机的作用。 基于正交极化隔离原理的准光学收发隔离网络的工作原理为：发射天线发射出 的电磁波为线极化波(假设水平线极化波为Eo，垂直极化波为Ep)，水平线极 化波将通过极化隔离装置，而垂直线极化波将被隔离。发射天线发射的水平线 极化波通过极化隔离装置后，进入极化变换器。极化变换器起着将线极化波E_TR变换为圆极化波(假设为左旋)的作用，最终通过反射板发射的是左旋圆极化 波，2轴万向节可以带动电磁波进行空间的二维扫描。发射电磁波照射到被探测 目标后，其回波仍然是圆极化波，但是其旋向改变为发射波旋向的相反方向， 即右旋圆极化波。此右旋圆极化波经过极化变换器后将变为线极化波，其极化 方向将变为发射线极化波的正交方向(即垂直线极化波)。此垂直线极化波经过 透镜后，将由极化隔离装置反射进入接收天线。

目前，现有的极化变换器通常是采用工作在100GHz以下的波导圆极化器， 无法适用于高频段。例如对于214GHz-226GHz频段，由于波导尺寸只有毫米 量级，加工精度很难达到要求。如果采用光学中的合成蓝宝石来实现，由于材 质本身参数不固定，可行性不高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，解决上述问题，提出一种适用 于太赫兹频段为216GHz-224GHz的同步收发无线系统中的极化变换器。

本发明装置所采用的技术方案为：

一种基于太赫兹的同步收发无线系统中的极化变换器，包括一个基底，在 该基底上表面经微加工工艺喷涂有多条金属线条栅格，在该基底下表面涂覆一 层金属涂层。

其中，所述基底厚度为0.2mm-0.3mm；直径越大越好，但不小于100mm。 选取基底的材质时，要求其在216GHz以上具有对于电磁波穿透率不小于-1.5dB 的性质，同时，基底材质的硬度值在3-7之间。

所述上表面每一条金属线条栅格均为等宽线条，且线宽为不大于10μm，厚 度不超过1um。每两条金属线条栅格之间的距离相等，间距值的大小在70μm- 100μm之间选取。金属线条栅格的电导率越高越好，但不能低于铝。

所述下表面涂覆的金属涂层，其电导率越高越好，但不能低于铝。上表面 和下表面所采用的金属材料可以不相同，优选相同。

有益效果

本发明所提出的极化变换器，对于太赫兹频段为216GHz-224GHz的同步 收发无线系统，其电磁波正交分量的幅度差小于0.5dB，正交分量相位差小于5°， 对于正交极化波分别实现传输损耗不大于4.4dB，输入功率不大于20W。

通过采用本发明装置，THz技术可广泛地应用于军事、医学、天文、生物 等领域，具有极大的科研和实用价值。

附图说明

图1为本发明所述极化变换器的上表面俯视结构图；

图2为本发明所述极化变换器的侧视剖面图；

图3为采用本发明所述极化变换器的工作原理图；

图4为本发明所述极化变换器的石英玻璃基底厚度对正交分量幅度差的影 响效果示意图；