[实用新型]一种基于二氧化钒的频率可重构宽带太赫兹天线

说明书

本实用新型涉及一种基于二氧化钒的频率可重构宽带太赫兹天线，该天线主要结构包括顶层的双臂阿基米德螺旋形的辐射贴片，两层不同厚度的介质基板，两层介质板之间的馈电结构，底层的金属底板。所述双臂阿基米德螺旋形的辐射贴片由金和二氧化钒两种材料构成，通过调节温度，利用二氧化钒的绝缘态‑金属态的相变特性，实现天线辐射枝节长度的改变，从而实现天线频率可重构的性能，工作范围覆盖5.77‑10THz。所述馈电结构为风车型，通过耦合馈电的方式对顶层的太赫兹辐射贴片馈电。本实用新型具有频率可重构，频带覆盖范围宽，实用性强，应用前景广阔等特点。

技术领域

本实用新型涉及二氧化钒的实用技术和频率可重构太赫兹器件技术领域，特别是基于二氧化钒的频率可重构宽带太赫兹天线。

背景技术

近年来，由于在新型传感系统和天线等器件上的优越表现，处在光波波段与无线电波波段之间的太赫兹(100GHz到10THz)波段的电磁辐射特性吸引了人们越来越多的兴趣。太赫兹波能处理超宽带信号并且对水及水蒸气等极性分子有着强烈的吸收，与此同时它能穿透很多对于可见光及红外光都无法透过的材料(如塑料、纸张、布、油等)，很多材料在光谱范围内都有所谓的指纹图谱。因此，太赫兹波有望应用于超快无线通信、有害物扫描系统、医疗检测设备等领域。

随着太赫兹仪器新的应用的出现，我们也迫切需要开发新一代的高效率天线和天线系统去满足这些高频系统的要求。不管是增频的直接馈电的天线系统还是光电导天线系统都是处在很大的需求中。而考虑到太赫兹器件一些特定固有的限制，一些混合系统也是需要被逐渐开发出来适应这个需求。在大型天线系统设计与实现的经验基础上，一些关于频域与时域技术相结合的新方法正在慢慢出现。这些不断地新的创新会使得这个领域不断发展，并且使这个特殊频段吸引到越来越多的研究热情。

传统意义上的太赫兹天线难以得到可调谐的多个工作频带，而二氧化钒能够很好地解决这一问题。当温度低于二氧化钒相变温度(68℃)时，二氧化钒区域处于绝缘态等同于介质层；当温度高于或等于二氧化钒相变温度(68℃)时，二氧化钒区域处于金属态等同于金属层，因此可以用来制成可调谐的太赫兹器件。综上优势，二氧化钒能够制成太赫兹天线，且在现代无线通信具有非常广的前景。构造基于二氧化钒的太赫兹天线,具有工作频段调控灵活、工作频域广泛的优势。

本实用新型就是将传统的固态金属金和超材料二氧化钒相结合，在实现宽带太赫兹天线的性能下，并且可以通过温度控制二氧化钒区域相变状态，实现对不同工作频段的动态调控的目的。

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的不足而提供基于二氧化钒的频率可重构宽带太赫兹天线，通过温度控制二氧化钒区域相变状态，从而实现该太赫兹天线在两个不同的宽频带工作，以达到频率可重构的目的。

本实用新型为了解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于二氧化钒的频率可重构宽带太赫兹天线，包括顶层的双臂阿基米德螺旋形的辐射贴片，两层不同厚度的介质基板，两层介质板之间的馈电结构，底层的金属底板；所述双臂阿基米德螺旋形的辐射贴片的内径为2μm，增长率为0.63，螺旋宽度为1μm，相邻螺旋间隔为1μm，厚度为0.2μm。该螺旋形的辐射贴片由金和二氧化钒两种材料构成，其中螺旋方位角为-π/2～20π部分的材料为金，方位角为20π～25π部分的材料为二氧化钒。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述两层介质基板材料均为聚酰亚胺，相对介电常数3.5，损耗角正切0.008。上方介质基板为圆柱体，半径为55μm，厚度为0.5μm。下方介质基板为正方体，边长为130μm，厚度为3.5μm。两层介质基板之间的间隔0.2μm，用于放置馈电结构。