[实用新型]一种基于超表面的异构集成太赫兹前端

说明书

本实用新型公开了一种基于超表面的异构集成太赫兹前端，包括壳体，所述壳体的顶部设有门字结构的第四盖板，第四盖板与壳体形成腔体，所述腔体内设有超表面和反射面，所述超表面采用具有电磁参数的绝缘介质材料，并且在绝缘介质材料上敷以金属薄膜；所述壳体内设有太赫兹电路、电源板以及控制板，所述电源板与太赫兹电路、控制板、超表面连接，所述控制板与太赫兹电路、超表面连接，所述壳体内还设有馈源，太赫兹电路产生的电磁波能够经过馈源辐射至反射面。本实用新型在不增加外部机械装置的情况下实现波束扫描，从而进一步扩大其体积、重量和成本优势，使其满足太赫兹前端类产品工程化应用的需求。

技术领域

本实用新型涉及太赫兹前端技术领域，具体涉及一种基于超表面的异构集成太赫兹前端。

背景技术

太赫兹前端，一般由天线、收发组件、壳体及辅件组成，辅件主要包括线缆、紧固件、胶水、垫片等。传统的太赫兹前端天线和收发组件分离设计，因此体积大、重量大。传统的太赫兹天线一般采用喇叭天线、反射面天线或喇叭-反射面组合的天线，本身不具备波束扫描能力。要使用传统太赫兹前端实现通信设备和雷达设备所必须的波束扫描功能，就需要外加机械传动和机械控制装置，使其体积、重量和成本进一步恶化。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，目的在于提供一种基于超表面的异构集成太赫兹前端，在不增加外部机械装置的情况下实现波束扫描，从而进一步扩大其体积、重量和成本优势，使其满足太赫兹前端类产品工程化应用的需求。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种基于超表面的异构集成太赫兹前端，包括壳体，所述壳体的顶部设有门字结构的第四盖板，第四盖板与壳体形成腔体，所述腔体内设有超表面和反射面，所述超表面采用电磁介质材料，并且在绝缘介质材料上敷以金属薄膜；所述壳体内设有太赫兹电路、电源板以及控制板，所述电源板与太赫兹电路、控制板、超表面连接，所述控制板与太赫兹电路、超表面连接，所述壳体内还设有馈源，太赫兹电路产生的电磁波能够经过馈源辐射至反射面。

针对现有太赫兹前端天线、收发组件等分离设计制造，其需要外部机械装置帮助实现波束扫描，因此其体积大、重量大、成本高，体积大、重量大、成本高是传统太赫兹前端的主要缺点，是太赫兹前端类产品工程化应用的主要障碍，为此，本技术方案通过将天线、收发组件、壳体等不同机构一体化集成设计，达到异构集成的效果，并将超表面技术应用于天线设计，降低产品的体积、重量和制造成本，同时，超表面天线具有电子波束扫描能力，可以在不增加外部机械装置的情况下实现波束扫描，从而进一步扩大其体积、重量和成本优势，使其满足太赫兹前端类产品工程化应用的需求。本技术方案中设置的电源板为太赫兹电路、控制板和超表面提供各自所需的电源供应，控制板是本产品的控制中心，主要功能为与外部通信，并将外部指令转化后下发至太赫兹电路和超表面，同时控制板还具有通信、计算、数据采集、状态监控功能，太赫兹电路是将太赫兹信号下变频至10GHz或者更低，方便后端进行处理，利用设置的馈源将电磁波辐射至第四盖板与壳体形成的腔体内，并且被设置在腔体内的反射面反射，波束照射到整个超表面，超表面对电磁波二次反射形成可指向可调的平面波束。

在太赫兹前端中，控制电路、电源电路都是太赫兹电路、馈源、超表面、反射面的辅助电路，反射面和超表面共同组成天线系统，太赫兹电路分为发射电路和接收电路。发射电路将外部输入的中频信号转换为太赫兹信号，并通过馈源形成太赫兹波束发射出去，照射在反射面或超表面上，该波束经过反射面和超表面共同组成的天线系统后，形成向前照射的平面波波束，辐射到空间中。反射面和超表面共同组成的天线系统将空间中的太赫兹信号接收下来，接收的太赫兹信号经过馈源，进入太赫兹电路，太赫兹电路对信号进行下变频，转换为中频信号并输出，基于上述机理，随控制板发出不同的控制数据，超表面对波束造成不同的反射或折射，从而配合反射面形成不同的波束指向，控制数据中下达规律扫描的波束指令，则太赫兹波束按要求扫描。