[发明专利]一种介质复合型亚太赫兹介质波导传输线

说明书

本发明公开了一种介质复合型亚太赫兹介质波导传输线，通过两种低介电常数圆环柱介质沿径向方向的交替分布，其中相邻介质圆柱的介电常数不同，而相隔一层的介质圆柱的介电常数相同，最内层介质圆柱的介电常数大于次内层介质圆柱的介电常数。本发明的介质波导传输线，在亚太赫兹工作频带能兼顾尺寸、色散及损耗特性，具有尺寸小、色散低及损耗低的优点。

技术领域

本发明涉及一种亚太赫兹介质波导传输线。

背景技术

亚太赫兹(sub THz)传输系统是第六代移动通信的重要部分，在遥感、雷达、环境监测及生物医学等领域也广泛适用。在亚太赫兹频段，受金属表面趋肤效应的影响使得传输系统金属的表面电阻较大，因此金属波导类的传输系统具有较高的导体损耗，而通过纯介质组成的传输系统在降低损耗上更具优势，并且在结构上更易弯曲。

现有的亚太赫兹频段介质波导传输线包括光子晶体波导和传统的圆柱形介质波导。光子晶体波导依赖于包层中行波的多层反射，其色散较小，但是传输损耗较大、结构复杂、加工不易、尺寸远大于波长，而且工作频段较窄。传统的圆柱形介质波导加工相对简单，直径可以与波长相接近，但是随着直径减少时损耗显著增加，同时色散较高。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种介质复合型亚太赫兹介质波导传输线，达到小尺寸、低损耗、低色散的效果。

技术方案：一种介质复合型亚太赫兹介质波导传输线，所述介质波导传输线由两种低介电常数的圆环柱介质由内向外依次交替嵌套复合，构成三层介质复合结构或五层介质复合结构；沿径向方向从内向外计，第奇数层圆环柱介质的介电常数小于第偶数层圆环柱介质的介电常数；所述介质波导传输线工作在HE₁₁模式，介质波导传输线的直径在0.9-1个波长之间。

有益效果：本发明通过两种低介电常数圆环柱介质沿径向方向的交替分布，其中相邻介质圆柱的介电常数不同，而相隔一层的介质圆柱的介电常数相同，最内层介质圆柱的介电常数大于次内层介质圆柱的介电常数。本发明的介质波导传输线，在亚太赫兹工作频带能兼顾尺寸、色散及损耗特性，具有尺寸小、色散低及损耗低的优点。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2为实施例1的传输损耗仿真图；

图3为实施例1的群时延仿真图；

图4为实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

实施例1：

如图1所示，一种介质复合型亚太赫兹介质波导传输线，由两种低介电常数的圆环柱介质由内向外依次交替嵌套复合，构成三层介质复合结构。沿径向方向从内向外计，第奇数层圆环柱介质1的介电常数小于第偶数层圆环柱介质2的介电常数，两种介质材料的介电常数均小于3.5，且柔韧性好，例如聚四氟乙烯和泡沫，聚乙烯和泡沫。介质波导传输线工作在HE₁₁模式，介质波导传输线的直径介于0.9-1个波长。

本发明的介质波导传输线的直径略小于一个波长，因此尺寸较小，并且工作在HE₁₁模式，可以获得较宽的工作频带。信号在介质波导传输线中沿轴向传输，通过两种低介电常数的介质圆环柱交替分布使得介质波导内电场呈阶梯分布，因此可以减少介质吸收损耗及辐射损耗，并且改善群时延在整个频带内的波动，获得低色散工作特性。

本实施例的介质波导传输线的直径为2mm，工作频段可覆盖127.5-152.5 GHz。如图2所示，在整个工作频段内的损耗范围为2.95-3.24 dB/m；如图3所示，群时延最大波动与频宽的比值为0.352 ps/GHz/m，色散较低。

实施例2：