[发明专利]应用于太赫兹频段的石墨烯反射单元的构建方法

说明书

本发明公开一种应用于太赫兹频段的石墨烯反射单元的构建方法，该方法包括步骤：确定石墨烯反射单元的三层组成结构，该石墨烯反射单元包括石墨烯贴片、石英介质板以及金属地板；计算石墨烯贴片的电导率；利用PB相位法计算石墨烯贴片设置在石英介质板上表面的旋转角度；输入初始尺寸参数至HFSS仿真软件中建立石墨烯反射单元的仿真模型；对石墨烯反射单元的仿真模型进行仿真分析得到仿真分析结果；利用仿真分析结果得出石墨烯反射单元的实际尺寸参数；按照实际尺寸参数和石墨烯贴片设置在石英介质板上表面的旋转角度构建石墨烯反射单元。本发明所述石墨烯反射单元能够对太赫兹频段的辐射波束实现360°的全相位调控，而且结构简单，易于集成。

技术领域

本发明涉及微波通信的技术领域，尤其涉及一种应用于太赫兹频段的石墨烯反射单元的构建方法。

背景技术

随着移动通信系统各项性能指标不断提升，通信速率逐渐提高，同时这也对系统收发端的设备指标提出了更高的要求。天线作为通信系统收发端重要的组成之一，它性能的优劣对整个系统具有较大影响。为了满足高速信息传输，平面天线阵列通常作收发天线使用，其具有高增益、低剖面、易集成等优点。平面天线阵列是由馈源喇叭和不同数量的反射单元组成的，反射单元作为天线阵列的重要组成部分，它的单元特性和对电磁波的电磁响应决定整个天线阵列的整体特性。

目前可用频谱资源越来越紧张，因此使用频段也逐渐扩展到更高的额定频段，太赫兹频段能提供更宽带宽，也更适合高速通信，因此设计一种面向太赫兹频段的平面天线阵列就非常必要。在设计天线阵列时，首先要设计的就是反射单元。目前，使用石墨烯材料设计的反射单元大多是通过改变单元贴片的大小或者调节石墨烯化学势参数实现的，这种方法能够提供的反射相位范围大约只有0～300°，无法实现360°的全相位范围内的调控，当使用它们设计反射阵天线进行波束偏转或聚焦等功能时，对于需要反射相位超过300°的位置，只能都用300°的反射单元代替，这样就会在一定程度上降低性能和控制准确性。

发明内容

为了解决上述技术缺陷，本发明的主要目的在于提供一种应用于太赫兹频段的石墨烯反射单元的构建方法，在使用给定的优化参数条件下，只需对石墨烯反射单元的石墨烯贴片旋转不同角度，实现的反射相位就能取到360°范围内的任意值，而且石墨烯反射单元的结构简单，易于集成。

为实现上述目的，本发明提供了一种应用于太赫兹频段的石墨烯反射单元的构建方法，应用于计算机装置中，该方法包括如下步骤：确定石墨烯反射单元的三层组成结构，该石墨烯反射单元包括最上层的石墨烯贴片、中间层的石英介质板以及底层的金属地板；计算石墨烯贴片的电导率；利用PB相位法计算石墨烯贴片设置在石英介质板上表面的旋转角度θ；输入初始尺寸参数至HFSS仿真软件中建立石墨烯反射单元的仿真模型；对石墨烯反射单元的仿真模型进行仿真分析得到仿真分析结果；利用仿真分析结果得出石墨烯反射单元的实际尺寸参数；按照石墨烯反射单元的实际尺寸参数以及石墨烯贴片设置在石英介质板上表面的旋转角度θ构建所述应用于太赫兹频段的石墨烯反射单元。

优选地，所述石墨烯反射单元由三层结构组成的长方体结构，所述石墨烯贴片为矩形，所述石英介质板和金属地板均为一种上下表面均为正方形的长方体结构。

优选地，所述石墨烯贴片设置在石英介质板上表面的中心点位置，且石墨烯贴片设置在石英介质板上表面的旋转角度为θ，所述金属地板设置在石英介质板的下表面，所述石墨烯贴片的中心点与石英介质板的中心点重合，其中，所述旋转角度θ为-90°～90°范围内任意角度。

优选地，所述石墨烯反射单元的实际尺寸参数如下：所述石墨烯贴片的长度为13.39um、宽度为3.2um；所述石英介质板的边长为14um、厚度为26um；所述金属地板的边长为14um、厚度为1um。

优选地，所述石墨烯贴片在低太赫兹频段内的电导率由带内电导率σ_intra决定，并可以由下式计算：