本文關鍵詞： 太赫茲成像 準光技術 天饋系統(tǒng) 空間耦合技術　出處：《北京理工大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：太赫茲準光天饋系統(tǒng)是太赫茲無線系統(tǒng)中的重要組成。太赫茲準光天饋系統(tǒng)空間耦合技術是太赫茲無線系統(tǒng)研究中的關鍵技術。本文基于太赫茲成像的應用背景,對太赫茲準光天饋系統(tǒng)中的饋源、準光聚焦元件及兩者空間耦合方案開展了研究。針對不同具體應用需求和加工工藝,分別對線極化和圓極化工作方式的饋源天線進行了研究。對于太赫茲準光聚焦元件,給出以高斯波束變化為設計起點的透鏡設計流程,驗證了高斯波束理論在透鏡天線設計中的正確性。主要研究內容如下:1、太赫茲準光天饋系統(tǒng)的饋源設計與實現(xiàn):(1)設計并優(yōu)化一系列可覆蓋220GHz~500GHz(增益分別為15dB、20d B和30dB)的線極化多模金屬喇叭饋源,該喇叭饋源具有結構相對簡單、波束對稱性好和高斯效率高的特點。在國內目前測試條件下,對220GHz頻段天線進行了駐波比測試。在缺少太赫茲標準增益天線的情況下,采用三天線法和比較法對220GHz頻段喇叭天線進行了增益標定。仿真結果與測試結果吻合良好。測試結果表明該系列饋源達到了可替代同類進口多模金屬喇叭饋源的水平。(2)基于體硅MEMS干法刻蝕工藝,提出一種新型圓極化器結合平面波紋加載的圓極化平面波紋天線方案。該方案解決了二維低剖面條件下天線的圓極化工作和高增益輻射問題。研究表明通過加載平面波紋的方法可有效提高天線的增益,通過控制新型圓極化器與饋電波導之間的夾角可有效改變軸比特性。分別在ka波段和THz波段進行了加工、測試和驗證工作,仿真結果與測試結果吻合度較好,驗證了該方案的正確性,說明了MEMS工藝可以滿足THz頻段該新型天線的制備需求。2、太赫茲準光天饋系統(tǒng)饋源與準光聚焦元件的空間耦合設計�；诟咚共ㄊ儞Q理論,給出了上述饋源與準光聚焦元件的空間耦合方案。研究表明,透鏡照明面和陰暗面的雙面曲率函數(shù)對波束束腰敏感,對其控制和優(yōu)化可有效增加波束的可控性。進而設計仿真了雙異雙曲面介質透鏡,利用該透鏡與饋源共同搭建了一套天饋系統(tǒng),在仿真層面驗證了饋源與準光聚焦元件的空間耦合設計方案的有效性與合理性。
[Abstract]:Terahertz quasi-optical space-fed system is an important component of terahertz wireless system. The spatial coupling technology of terahertz quasi-optical space-fed system is the key technology in the research of terahertz wireless system. This paper is based on the application background of terahertz imaging. . The feeders, quasi-light focusing elements and their spatial coupling schemes in terahertz quasi-optical antenna feed system are studied. The feed antenna of linear polarization and circular polarization is studied respectively. For terahertz quasi-light focusing element, the design flow of lens with Gao Si beam change as the starting point is given. The correctness of Gao Si beam theory in the design of lens antenna is verified. The main research contents are as follows: 1. Design and implementation of Terahertz Quasi-Optical Sky Feed system: 1) Design and optimize a series of covers of 220GHz / 500GHz (gain 15dB respectively). 20dB and 30dB) linear polarization multimode metal horn feed, which has the characteristics of relatively simple structure, good beam symmetry and high efficiency of Gao Si. The standing wave ratio of the 220GHz band antenna is tested in the absence of terahertz standard gain antenna. The gain calibration of the loudspeaker antenna in 220GHz band is carried out by using the three-antenna method and the comparison method. The simulation results agree well with the test results. The test results show that the series of feeders can replace the imported multi-mode metals of the same kind. Level of horn feed. 2) based on bulk silicon MEMS dry etching process. A new type of circular polarizer with plane ripple loading is proposed, which solves the problem of circular polarization and high gain radiation under the condition of two-dimensional low profile. The method of plane ripple can effectively improve the gain of antenna. By controlling the angle between the new circular polarizer and the feed waveguide, the axial ratio characteristics can be changed effectively. The processing, testing and verification are carried out in the ka band and the THz band, respectively. The simulation results are in good agreement with the test results, which verifies the correctness of the scheme. It shows that the MEMS process can meet the THz frequency band of the new antenna preparation requirements. 2. Based on Gao Si beam waist transformation theory, the spatial coupling scheme between the feed and the quasi-light focusing element is presented. The double curvature function of the illumination surface and the dark side of the lens is sensitive to the beam waist, and the control and optimization of the lens can effectively increase the controllability of the beam. Furthermore, the hyperboloid dielectric lens is designed and simulated. A space feed system is built by using the lens and the feed, and the validity and rationality of the spatial coupling design of the feed and the quasi-light focusing element are verified at the simulation level.
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN820

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本文編號：1472829