[发明专利]一种太赫兹传输阵列天线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种太赫兹传输阵列天线及其制备方法。

背景技术

传输阵列天线是一种新型的天线技术，与抛物面天线相比，它结构剖面低，无馈源遮挡，能够有效的产生高增益波束，可广泛应用于宽带无线通信、微波遥感和射电天文学等领域，具有良好的应用前景。

现有的传输阵列天线一般采用微波介质板制成，由于介质在太赫兹频段的损耗较高，导致现有的传输阵列天线在太赫兹频段损耗较大，辐射效率较低。

发明内容

本发明的目的在于克服由微波介质板制成的传输阵列天线在太赫兹频段损耗较大的缺陷，从而提供一种不含介质的低损耗太赫兹传输阵列天线。

为了实现上述目的，本发明提供了一种太赫兹传输阵列天线，包括：多层金属平板，所述多层金属平板的层与层之间等间距且呈平行关系，所述多层金属平板的整体厚度为四分之三个工作波长；在每一层金属平板上排布有多个双圆环缝隙单元，所述多个双圆环缝隙单元在金属平板上呈等间距排列，一个双圆环缝隙单元包括两个半径不同的镂空的同心圆环，所述双圆环缝隙单元的两个半径不同的同心圆环都有两个左右对称的30°缺口；天线的工作频率范围为320GHz～360GHz。

上述技术方案中，所述多层金属平板包括三层或四层。

上述技术方案中，所述双圆环缝隙单元中的小圆环与大圆环的缝隙宽度相同，所述缝隙宽度w为50μm，所述大圆环与小圆环之间的距离g为50μm；

所述小圆环内径r在0.038mm-0.075mm之间，所述大圆环内径R＝r+w+g；所述小圆环内径r与所述大圆环内径R的取值根据所在双圆环缝隙单元的传输相位确定。

上述技术方案中，所述小圆环内径r与所述大圆环内径R的取值根据所在双圆环缝隙单元的传输相位确定进一步包括：

a、由下列的公式(1)得到所述金属平板上每个双圆环缝隙单元的传输相位；

其中，为双圆环缝隙单元的传输相位，k₀为自由空间中的波数；馈源的位置为(x_f,y_f,z_f)；辐射波束指向为d_i为馈源与第i个双圆环缝隙单元之间的距离，其表达式为：

di=(xi-xf)2+(yi-yf)2+zf2;]]>

b、由传输相位与小圆环内径r之间的对应关系图，结合某一双圆环缝隙单元的传输相位，得到该双圆环缝隙单元的小圆环内径r；

c、根据双圆环缝隙单元的大圆环内径R与小圆环内径r的数值关系得到该双圆环缝隙单元的大圆环内径R。

本发明还提供了所述太赫兹传输阵列天线的制备方法，包括：

步骤1)、首先在厚度为210μm的硅基片上涂一层15μm厚的光刻胶；

步骤2)、采用光刻技术对光刻胶进行光刻，得到所设计传输阵中缝隙部分所对应的图案；

步骤3)、在硅基片表面和光刻胶的周围电镀厚度为10μm的铜；

步骤4)、将光刻胶清洗掉，剩下的铜层为太赫兹传输阵的图案；

步骤5)用深硅刻蚀工艺将硅基片的中心腐蚀一个直径为30mm的圆洞，留下的铜层为太赫兹传输阵列天线的其中一层；

步骤6)、将多个加工好的结构沿垂直方向对准并粘结，构成太赫兹传输阵列天线。

本发明的优点在于：

1、在太赫兹频段下，由于本发明的传输阵列天线不含介质，单元传输损耗较小，因此辐射效率较高。