【摘要】：太赫茲(Terahertz,THz)技術(shù)在安全檢查、國防安全、無線通信、生物醫(yī)學、天文觀測等科學領(lǐng)域都表現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。太赫茲無線通信系統(tǒng)是太赫茲技術(shù)的一項重要應用,而天線是無線通信系統(tǒng)中必不可少的重要器件,因此,太赫茲天線具有重要的研究價值和意義。為了設計滿足無線通信系統(tǒng)要求的太赫茲喇叭天線,本文設計了三款波紋喇叭天線分別為L型波紋喇叭天線、雙向波紋喇叭天線和臺階波紋喇叭天線。首先,根據(jù)小張角波紋喇叭天線與波紋波導具有相似場分布的特點,通過分析波紋波導中的場分布、特征方程,研究波紋喇叭天線內(nèi)部的場分布及特征方程,分析波紋喇叭天線遠場與近場的電場分布及該天線的設計原理;其次,分析L型波紋喇叭天線的結(jié)構(gòu)和輻射性能,并討論了模式變換段波紋數(shù)目、每個波長內(nèi)波紋周期數(shù)目、槽寬與齒寬的比值對天線輻射特性的影響,優(yōu)化出輻射性能最佳的天線,仿真結(jié)果表明該天線在工作頻帶內(nèi)增益高于20.7dBi,3dB主瓣寬度小于15.6~o;然后設計了雙向波紋喇叭天線,仿真分析了該天線的輻射特性并對模式變換段波紋數(shù)目、每個波長內(nèi)波紋周期數(shù)目、槽寬與齒寬的比值三個影響天線輻射特性的因素進行了討論,仿真結(jié)果顯示該天線在工作頻率范圍內(nèi)增益高于21.1dBi,3dB主瓣寬度小于14.8~o;接著對臺階波紋喇叭天線進行仿真分析,討論臺階波紋寬度、高度兩個因素對遠場輻射性能的影響,仿真結(jié)果表明該天線在工作頻段內(nèi)增益高于20.1dBi,3dB主瓣寬度小于16.6~o;在達到太赫茲無線通信系統(tǒng)對天線要求的情況下,臺階波紋喇叭天線同前兩款天線相比具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、易加工等優(yōu)點,最后對其進行加工和測試,對仿真結(jié)果和測試結(jié)果進行對比,并分析產(chǎn)生誤差的原因。綜上所述,本文設計的太赫茲波紋喇叭天線具有良好的輻射性能,滿足無線通信系統(tǒng)對太赫茲天線輻射性能的要求。
【圖文】：

圖 1.2 300GHz 傳輸系統(tǒng)模塊圖[32]無線通信技術(shù)面臨著兩項巨大的挑戰(zhàn)：（1）太赫茲，缺乏成熟高效的太赫茲源；（2）太赫茲頻段的信蒸氣對信號有強吸收作用，導致信號衰減嚴重，，圖]，因此，太赫茲無線通信系統(tǒng)不適合運用于遠程通0GHz號源8GHz號源放大器與2 個三倍頻器放大器與2 個三倍頻器×9147.42GHz1036 ±4MHz295.2 ±1廣播測試信號LNALCD接收器TV分析儀

由于通信技術(shù)的快速發(fā)展，人們對通信系統(tǒng)的要求越來越高，天線是通信系統(tǒng)中作為發(fā)射與接收電磁波必不可少的無線設備。喇叭天線既可以作為獨立天線，也可作為反射面天線[34-35]和透鏡天線[36-37]的饋源，因此，喇叭天線非常適用于無線通信系統(tǒng)。在喇叭天線光滑的內(nèi)壁上開槽形成的波紋喇叭天線[38-39]具有軸對稱的輻射方向圖并且工作頻帶較寬、旁瓣增益較低、交叉極化分量小，可應用于太赫茲無線通信系統(tǒng)。2013 年，Liu Yong 等人設計了一款基于 MEMS 技術(shù)的雙層 90o太赫茲波紋喇叭天線[40]，其天線結(jié)構(gòu)如圖 1.4 所示。該天線采用 MEMS 干法刻蝕技術(shù)在硅片上刻槽，并在硅片上采用金屬濺射技術(shù)鍍金，然后兩個硅片之間采用金金鍵合技術(shù)，其波導采用國際標準 WR 2.2 矩形波導，在工作頻率 400 ~ 500GHz 范圍內(nèi)，增益變化范圍為 13.9 ~ 16.1dBi，S11均小于 10dB，并且表現(xiàn)出良好的對稱性輻射模式。
【學位授予單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN823;O441.4

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 王玉文;董志偉;李瀚宇;周遜;鄧琥;羅振飛;;太赫茲脈沖的短距離大氣傳輸特性[J];紅外與毫米波學報;2015年05期

2 王玉文;董志偉;李瀚宇;房艷燕;;太赫茲脈沖大氣傳輸衰減特性[J];太赫茲科學與電子信息學報;2015年02期

3 張振興;趙青;宣銀良;薄勇;何果;;THz光子晶體天線仿真與設計[J];電子科技大學學報;2014年05期

4 顧立;譚智勇;曹俊誠;;太赫茲通信技術(shù)研究進展[J];物理;2013年10期

5 楊衛(wèi);耿友林;;基于光子晶體的太赫茲微帶貼片天線的設計[J];微波學報;2012年S2期

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 龐云;周期漸變波紋喇叭天線與功率放大器的研制[D];電子科技大學;2013年

本文編號：2631489