[发明专利]一种基于反射阵列的毫米波太赫兹准光波束功率合成系统

说明书

本发明公开了一种基于反射阵列的毫米波太赫兹准光波束功率合成系统，包括高斯束辐射喇叭阵、椭球反射镜阵、反射阵列板及高斯束接收喇叭，从频率信号源发出的相干电磁波经辐射喇叭阵列辐射出多个高斯束，经椭球反射镜阵反射到反射阵列板，通过反射阵列板直接合成一个高斯束，该波束可直接用在准光系统中，也可使用接收喇叭转换为波导模式。该波束功率合成结构可一步合成多达12路信号，结构简单、插损小、承受功率高、稳定性好，且可扩展实现更多通道的功率合成，在实际的工程应用中有很高的应用价值。

技术领域

本发明涉及反射阵列近场波束赋形以及毫米波太赫兹准光功率合成领域，特别涉及一种基于反射阵列的毫米波太赫兹准光波束功率合成技术。

背景技术

近年来，反射阵列技术在毫米波太赫兹天线领域取得了巨大的进展，可以实现高增益、高效率、波束扫描等性能。与此同时，通过反射阵列实现近场波束赋形方面也得到了一定的突破，特别是关于贝塞尔波束的研究，国内外许多专家做出了有益的工作，而关于反射阵列实现高斯束赋形和功率合成方面的研究则较少。

在微波毫米波频段，功率合成技术已有广泛深入的研究，这些技术尽管各有差别，但都有一个共同点，就是用各种传统的传输线结构来实现功率的合成与放大。在太赫兹频段，波导损耗大，合成的功率大部分都被损耗掉了；微带等传输线损耗更大，更不能用于功率合成电路中。而且随着合成器件的增加，电路长度、节点和损耗都在增加并最终抵消功率合成的优势。频率越高，器件数目越多，则传输线的损耗越大。根据国外学者做的分析，对于传统的合成方式，在94GHz，15个器件合成与30个器件合成的输出功率是相同的。准光技术利用高斯束在空间中聚束传播无损耗的特点，具有比常规传输线损耗小很多的优点，用于太赫兹功率合成有着很明显的优越性。在太赫兹频段，频率越高，波长越短，相应的准光功率合成系统也更小，且它的一级合成的通道数可从4路到12路，合成效率不会随着通道数目的增加而降低，而且可以继续向上扩展实现任意通道数的功率合成。

本发明的独特之处在于将准光技术与反射阵列结合起来，利用高斯束在空间中聚束传播无损耗以及反射阵列板基本全反射的优点，通过反射阵列将多个波束直接合成一个高斯束，该波束可在准光系统中使用，也可使用高斯束接收喇叭转换为其他模式的电磁波；或者通过反射镜反射之后近似合成一个波束再由赋形接收喇叭形成高斯束。而且本系统可以实现任意通道数的功率合成，且它的一级合成的效率不会随着通道数目的增加而降低，在毫米波太赫兹领域，有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的是实现一种损耗低，稳定性好，结构简单、便于工程应用的毫米波太赫兹波束功率合成系统。

为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的毫米波太赫兹波束功率合成系统，包括高斯束辐射喇叭阵列、椭球反射镜阵、反射阵列板或反射镜及接收喇叭。从频率信号源发出的相干电磁波经高斯束辐射喇叭阵辐射出多个高斯束，经椭球反射镜阵反射到反射阵列板，通过反射阵列板直接合成一个高斯波束，此高斯束可直接用于准光系统，也可以使用高斯束接收喇叭转换成波导模式；或者从频率信号源发出的相干电磁波经高斯束辐射喇叭变换成多个高斯束，经椭球反射镜阵反射到抛物反射镜或者双曲反射镜，通过抛物反射镜或者双曲反射镜反射之后近似合成一个波束，再使用合成波束接收喇叭转换成高斯束并接收。

进一步，所述的高斯束辐射喇叭为赋形喇叭形式；

进一步，所述的反射阵列板包括若干个移相单元、单层介质基底和金属底板；

进一步，所述的移相单元等间隔周期排列在介质基底上；

进一步，所述的金属底板设置于单层介质基底的底面；

进一步，所述的反射镜为抛物面反射镜或双曲面反射镜形式；

进一步，所述的高斯束接收喇叭是赋形喇叭形式；

进一步，所述的合成波束接收喇叭是赋形喇叭形式。