[发明专利]台阶波纹太赫兹喇叭天线

说明书

本发明请求保护一种台阶波纹太赫兹喇叭天线，所述天线包括波导、辐射段以及法兰盘三部分组成。波导位于辐射段底部，波导和辐射段嵌入法兰盘。该天线采用波导、辐射段和法兰盘为一体设计结构，波导采用的是WR‑2.8国际标准矩形波导；辐射段由N个台阶波纹组成；法兰盘上面有4个大小相同的空心圆柱，用来便于固定台阶波纹太赫兹喇叭天线；本发明采用台阶波纹结构可以使电磁波集中辐射从而提高增益与降低3dB主瓣宽度。该天线具有结构简单、便于加工、方向性好、增益高、3dB主瓣宽度小等诸多优势。

技术领域

本发明属于太赫兹通信单元组件，具体而言，是一款台阶波纹太赫兹喇叭天线。

背景技术

太赫兹波是指频率范围在0.1～10THz范围内的电磁波，波长大概在0.03～3mm范围内，介于微波与远红外光之间。近年来，太赫兹波的研究在国际上受到广泛关注，它是电磁波谱中最后一个还未得到广泛应用的波段，而太赫兹波又有其独特优势：穿透性强、通信传输容量大、方向性好、抗干扰能力强。因此，太赫兹技术的发展对太赫兹波的研究起着推动性的作用。

在通信方面，太赫兹波可以作为高速宽带的通信载体，太赫兹通信具有极高的方向性和穿透性，适用于恶劣环境下的短距离保密通讯。天线在太赫兹通信系统中是必不可少的器件之一，天线是太赫兹通信系统中发射端最后一个器件，接收端第一个器件。因此，研究高增益、低3dB主瓣宽度的定向天线对太赫兹通信系统起着至关重要的的作用。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中太赫兹天线增益较低，3dB主瓣宽度较高的问题，因此提出一款台阶波纹太赫兹喇叭天线，该天线与传统的喇叭天线相比，在喇叭内腔加入了台阶波纹，从而可以使辐射的能量集中的定向传输，提升了天线的增益并且降低了3dB主瓣宽度。提出了一种方法，本发明的技术方案如下：

一种台阶波纹太赫兹喇叭天线，其包括喇叭天线，所述喇叭天线包括波导、辐射段及法兰盘三部分，所述波导在喇叭腔内部与辐射段最底部相连，所述辐射段由N个矩形台阶波纹组成，所述矩形台阶波纹长和宽由底向上依次等间隔增大，所述辐射段外部与法兰盘连为一体。

进一步的，所述矩形台阶波纹的每一阶台阶的高度为h，台阶的宽度为k，由下到上每节台阶的长为a_i，宽为b_i，a_i以及b_i可根据公式求得i＝1,2,3……N，N为台阶总数，N的个数取决于台阶波纹太赫兹喇叭天线的高度l₄。

进一步的，所述台阶波纹太赫兹喇叭天线高度l₄＝4.5mm，台阶总数N＝18，台阶宽度k＝0.08mm。

进一步的，所述波导采用的是国际标准WR-2.8矩形波导,矩形波导长a₁＝0.710mm，宽b₁＝0.355mm，波导传输长度通常取值λ_c/4～λ_c/2，λ_c为中心频率对应的波长，波导传输长度与台阶高度h相同，h＝0.25mm。

进一步的，所述法兰盘与台阶波纹太赫兹喇叭天线连接为一个整体，法兰盘为长、宽、高各为l₁，l₁，l₄的长方体，在天线的辐射口径面有4个直径同为d的空心圆柱，在台阶波纹长度为a_i的方向两个空心柱圆心相距l₂，在台阶波纹长度为b_i的方向两个空心柱圆心相距l₃。

进一步的，所述4个空心圆柱直径d＝3mm，l₁，l₂，l₃的长度分别为l₁＝20mm，l₂＝12.7mm，l₃＝13.4mm。

本发明的优点及有益效果如下：