[发明专利]一种太赫兹超宽带光壁喇叭馈源及其制备方法

说明书

本发明提供一种太赫兹超宽带光壁喇叭馈源，所述太赫兹超宽带光壁喇叭馈源为一体馈源，并且其内壁是光滑的；所述光壁喇叭馈源采用电铸工艺制作方法制作；制作过程包括：步骤1)为所述输入段、张开段、移相段和辐射段的尺寸参数设定初始值；步骤2)采用模式匹配方法计算光壁喇叭馈源的驻波值；步骤3)采用梯度下降方法对光壁喇叭馈源的尺寸进行优化；步骤4)采用机加工艺加工铝制阳模内芯；步骤5)在阳模内芯的表面电铸3‑6mm的金属铜；步骤6)将铝制阳模内芯熔解脱模，得到太赫兹超宽带光壁喇叭馈源；本发明具有易于加工、加工成本低的优点，有利于其在太赫兹领域的推广和应用。并且其中心工作带宽可达93.9％，是目前带宽最宽的光壁喇叭馈源。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种太赫兹超宽带光壁喇叭馈源及其制备方法。

背景技术

太赫兹喇叭馈源通常作为太赫兹反射面天线系统的照射装置，一般应用于微波遥感，太赫兹制导和6G无线通信领域。

由于波纹喇叭馈源的工作频带宽，辐射方向图圆对称性好，交叉极化低，可以广泛应用于太赫兹遥感，太赫兹安检，太赫兹制导等领域。专利CN108963462A公开了一种太赫兹波纹馈源喇叭制造方法，其制造原理为将馈源喇叭难以加工的三维环形内腔齿槽微结构转化为易于电铸的二维平面叠片结构，叠片厚度为内腔齿宽或者槽宽。该专利虽然改善了传统技术制作高频波纹馈源喇叭内波纹微细结构加工难的问题，但是由于其内壁的二位平面叠片结构依然在太赫兹频段具有较高的加工难度，和较高的加工成本，限制了其在太赫兹系统的应用。

参见参考文献[1](“一种高功率多模喇叭天线”，2013年7月发表在《电子科技》第26卷第7期，起始页码为91)公开了一种多模喇叭天线，通过改变喇叭的张角从而激发圆锥喇叭高次模，并通过优化，得到其在15.9～21.8GHz频带范围内驻波比＜1.2。通过其频带范围计算((21.8-15.9)/((15.9+21.8)/2)＝31.3％)，该高功率多模喇叭天线的中心带宽为31.3％。但是，该多模喇叭天线的宽带范围过小，造成了应用场景受限制。

用于汇聚卫星信号的喇叭馈源的工作频带需覆盖75GHz、150GHz和183GHz。现有的喇叭馈源因为工作频带过窄，并不能同时覆盖三个频率，需要同时使用多个喇叭馈源，这造成了较高的投入成本。

现有的喇叭馈源具有较高的加工难度和加工成本，限制了喇叭馈源的应用；覆盖频带范围过小，限制了喇叭馈源的应用场景；因无法同时覆盖汇聚卫星信号的所需频率，需同时使用多个喇叭馈源，造成了投入成本过高。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有喇叭馈源加工难度高、加工成本高和覆盖频带过窄的缺点。本发明提出了一种太赫兹超宽带光壁喇叭馈源。采用梯度下降方法对多模馈源的尺寸进行优化计算，得到一个中心工作带宽可达93.9％的太赫兹超宽带光壁喇叭馈源，并且工作频率覆盖70～207GH。所述太赫兹超宽带光壁喇叭馈源，便于加工，加工成本低，有利于扩展其在太赫兹领域的应用；覆盖频带宽，具有较多的应用场景；并且本发明提供的太赫兹超宽带光壁喇叭馈源可同时覆盖汇聚卫星信号所需的工作频带，即75GHz、150GHz和183GHz，减小了喇叭馈源的投入成本。

本发明提出的一种太赫兹喇叭馈源从左至右依次包括由输入段，张开段，移相段和辐射段，其特征在于，所述太赫兹超宽带光壁喇叭馈源为一体馈源，并且其内壁是光滑的；采用电铸工艺制作方法制作所述太赫兹超宽带光壁喇叭馈源，其制作过程具体包括：

步骤1)为所述输入段、张开段、移相段和辐射段的尺寸参数设定初始值；

所述输入段、张开段、移相段和辐射段的尺寸参数包括：输入段圆柱的直径(d₁)，张开段的长度(l₁)，张开段末端的直径(d₂)，移相段的长度(l₂)，辐射段的长度(l₃)，辐射段末端的直径(d₃)；