[发明专利]太赫兹天线系统

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹领域，特别是涉及一种太赫兹天线系统。

背景技术

太赫兹天线系统作为太赫兹雷达系统关键部件，其性能好坏对整个雷达系统具有重要影响。

传统的太赫兹天线系统结构简单、设计灵活，具有高增益、低旁瓣、高分辨率等特性，非常适用于高分辨雷达和智能探测系统。但由于发射和接收带宽较小，使得传统的太赫兹天线系统很难发射大带宽的信号。

发明内容

基于此，有必要针对现有太赫兹天线系难以实现更大发射和接收带宽的技术问题，提供一种太赫兹天线系统。

一种太赫兹天线系统，包括：主反射器、副反射器、第一馈源、第二馈源，所述主反射器及副反射器间隔设置，所述第一馈源设置于主反射器与副反射器之间，所述第二馈源设置于所述副反射器远离主反射器的一侧；

所述第一馈源用于产生宽频太赫兹频率梳，并反射到副反射器；

所述第二馈源用于产生调频连续信号，并将所述调频连续信号发射至副反射器；

所述副反射器用于将会聚准直后宽频太赫兹频率梳反射至主反射器，并将所述调频连续信号透射到主反射器；

所述主反射器将所述宽频太赫兹频率梳的高频太赫兹波或所述调频连续信号进行再次反射。

在其中一个实施例中，所述第一馈源包括太赫兹级联激光器、射频注入模块和外腔谐振模块，所述太赫兹级联激光器与所述射频注入模块串联，所述射频注入模块与所述外腔谐振模块串联；

所述太赫兹级联激光器用于发出太赫兹波；

所述射频注入模块用于拓宽所述太赫兹波的频谱；

所述外腔谐振模块用于对拓宽的太赫兹波的频谱进行采样，形成所述宽频太赫兹梳。

在其中一个实施例中，所述第二馈源包括线性调频源、固态倍频链和圆极化喇叭，所述线性调频源与所述固态倍频链串联，所述固态倍频链与圆极化喇叭串联；

所述线性调频源用于生成宽带信号；

所述固态倍频链用于将所述宽带信号经过倍频的处理后形成所述调频连续信号；

所述圆极化喇叭用于将所述发射所述调频连续信号。

在其中一个实施例中，所述主反射器为抛物面结构，所述主反射器为抛物面结构，所述副反射器为双曲面结构，所述主反射器与所述副反射器同轴设置且弯曲方向相同，所述主反射器与副反射器的实焦点重合。

在其中一个实施例中，所述太赫兹天线系统还包括馈源切换机构和透镜，所述馈源切换机构用于实现馈源间的切换；所述透镜与所述第一馈源相邻设置，所述透镜用于将所述第一馈源产生的宽频太赫兹梳进行准直。

在其中一个实施例中，所述第二馈源设置于所述主反射器与副反射器重合的实焦点处；所述第一馈源设置于副反射器双曲面的虚焦点处。

在其中一个实施例中，所述副反射面包括周期性排列的超材料结构单元

在其中一个实施例中，所述超材料结构单元包括第一金属层、介质加载层、第二金属层和高频基板层，所述第一金属层与所述第二金属层不相邻，所述介质加载层位于第一金属层和第二金属层之间，所述高频基板层位于远离第一基板层的一端。

在其中一个实施例中，所述超材料结构单元整体为正方形，所述第一金属层为十字形，所述第一金属层的面积小于所述第二金属层的面积。

在其中一个实施例中，所述超材料结构单元的间隙构成串联电容，所述材料结构单元条带状结构构成串联电感，周期性超材料结构单元构成等效串联LC振荡电路；所述超材料结构单元的介电常数实部为正，磁导率实部为负。

上述太赫兹天线系统，采用双馈源结构，所述第一馈源能够对所接收的激光频谱进行扩展，把单一的输出频点扩展为具有一定带宽的输出频段。所述第二馈源能将宽带信号转变为带宽更大的调频连续信号，并将该信号发射，使得这种双馈源结构能够实现更大发射和接收带宽。

附图说明

图1为所述太赫兹天线系统结构图；

图2为第一馈源与透镜结构放大图；

图3为第二馈源结构放大图；

图4为超材料结构单元一种形态的俯视图；

图5为在该种形态下超材料结构单元的左视图；

图6为超材料结构单元的另一种形态的俯视图；

图7为该形态下超材料结构单元的左视图；

图8为周期性排列的超材料结构单元；

图9为加入透镜前的第一馈源辐射方向图；

图10为加入透镜后的第一馈源在软件HFSS中的工程模型；

图11为第一馈源加透镜后辐射方向图；