[发明专利]一种基于光子晶体基板的多频高增益太赫兹微带天线

说明书

本发明涉及一种基于光子晶体基板的多频高增益太赫兹微带天线，本发明的目的是提供一种基于光子晶体基板的多频高增益太赫兹微带天线，该天线包括接地板、第二介质基板、第一介质基板、辐射贴片，接地板粘附在第二介质基板下，所述第二介质基板中设置光子晶体结构；第一介质基板通过半固化片粘接在所述第二介质基板上；辐射贴片刻蚀在第一介质基板上，所述辐射贴片匹配连接有四分之一阻抗转换器和50Ω微带传输线，所述四分之一阻抗转换器的两端分别与辐射贴片和50Ω微带传输线连接。与现有技术相比，本发明的天线在三个THz频段满足稳定工作要求，且三个工作频段均有较高的增益，结构简单新颖，易于实现。

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其是涉及一种基于光子晶体基板的多频高增益太赫兹微带天线。

背景技术

随着现代移动通信业务的快速发展，无线频谱资源越来越匮乏，无线信号间的干扰概率大幅增加，利用更高频段的太赫兹频带通信将有效缓解日益紧张的频谱资源和当前无线系统的容量限制。太赫兹辐射是频率介于微波和红外线之间的电磁波，其频谱范围为0.1-10THz。与微波通信相比，太赫兹通信传输容量更大、保密性更好、抗干扰能力更强。与光通信相比，太赫兹通信的光子能量低，对沙尘烟雾的穿透性好，可以在恶劣的环境下保证通信的可靠性。然而，要实现太赫兹频段在通信领域的有效应用，与之相关的太赫兹天线、滤波器等功能器件的开发必不可少。

微带天线由于其低剖面、小尺寸、加工简单和易于集成等特点，在无线通信系统中具有显著优势。然而，目前单一频段的微带天线无法满足通信系统多频段工作和高传输速率的要求，并且微带天线基板的表面波损耗限制天线增益的进一步提升。

光子晶体基板具有频率带隙特性，频率带隙范围内的电磁波将受到束缚而不能任意传播，从而有效减弱微带天线基板对电磁波的吸收，降低天线的表面波损耗，提高天线的增益。然而，在太赫兹天线基板中引入空气孔光子晶体并未显著提高天线增益和实现多频段工作，太赫兹微带天线存在频段单一和表面波损耗引起天线性能恶化的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于光子晶体基板的多频高增益太赫兹微带天线。太赫兹微带天线存在频段单一和表面波损耗引起天线性能恶化的问题，本发明提出一种聚酰亚胺矩形介质柱光子晶体的多频高增益太赫兹微带天线，该天线通过设置两种不同材料的介质基板，改变天线的电磁谐振，使天线具有多个谐振频率，实现天线的多频段工作。

申请人并且在第二介质基板层中嵌入5×5周期排列的具有较小介电常数的聚酰亚胺矩形介质柱光子晶体，抑制沿第二介质基板传播的表面波，增加天线的电磁波辐射功率，降低天线的回波损耗，提高天线的增益。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的目的是提供一种基于光子晶体基板的多频高增益太赫兹微带天线，该天线包括接地板、第二介质基板、第一介质基板、辐射贴片，其中具体地：

接地板粘附在第二介质基板下，所述第二介质基板中设置光子晶体结构；

第一介质基板通过半固化片粘接在所述第二介质基板上；

辐射贴片刻蚀在第一介质基板上，所述辐射贴片匹配连接有四分之一阻抗转换器和50Ω微带传输线，所述四分之一阻抗转换器的两端分别与辐射贴片和50Ω微带传输线连接。

进一步地，所述第二介质基板为介电常数为11.9、损耗角正切值为0.00025的高阻硅基板。

进一步地，所述第二介质基板的长度为260um，宽度为300um，高度为35um。

进一步地，所述第一介质基板为介电常数为3.5、损耗角正切值为0.0027的聚酰亚胺基板。

进一步地，所述第一介质基板与所述第二介质基板的尺寸相同。

进一步地，所述光子晶体结构包括5×5周期排列的矩形介质柱。