本文關(guān)鍵詞：太赫茲傳輸線與天線技術(shù)的研究　出處：《東南大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 太赫茲 SIW-矩形波導(dǎo)轉(zhuǎn)接 高增益透鏡天線 PCB工藝 金屬銑削工藝

【摘要】：太赫茲(THz)科學(xué)技術(shù)作為一個發(fā)展迅速且極為重要的前沿研究領(lǐng)域,在高速無線通信、雷達(dá)、醫(yī)學(xué)成像、安全檢查、射電天文、電子對抗等不同的領(lǐng)域都有著巨大的應(yīng)用潛力,對于推動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、加強(qiáng)國家安全建設(shè)都有著重大的戰(zhàn)略意義�；刹▽�(dǎo)(Substrate Integrated Waveguide,SIW)具有集成度高、功率容量高、可低成本大規(guī)模生產(chǎn)、加工精度高等優(yōu)點,成為低成本平面太赫茲傳輸線設(shè)計的一種備選方案。為有效研究太赫茲SIW作為傳輸線的損耗特性,基于實際測試考慮,設(shè)計高性能太赫茲SIW到矩形波導(dǎo)的轉(zhuǎn)接成為必要。此外,太赫茲天線作為太赫茲通信和輻射系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分,其性能會直接影響整個系統(tǒng)的應(yīng)用效果。利用低成本工藝實現(xiàn)緊湊且高增益的太赫茲天線是一個有價值的研究方向。本文針對太赫茲傳輸線和天線技術(shù)兩方面,做了以下主要工作:1、首先概述了太赫茲科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況,之后分別介紹了太赫茲轉(zhuǎn)接和太赫茲天線的研究背景和發(fā)展現(xiàn)狀,然后闡述了矩形波導(dǎo)傳輸、基片集成波導(dǎo)設(shè)計以及幾何光學(xué)(Geometrical Optics,GO)的相關(guān)基礎(chǔ)理論。2、設(shè)計了一款太赫茲SIW-矩形波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器,詳細(xì)討論了轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)對于傳輸系數(shù)中諧振點產(chǎn)生的具體影響,利用低成本PCB工藝對D波段和G波段SIW傳輸線進(jìn)行了實物加工和測試驗證,并對單個導(dǎo)波波長的太赫茲SIW傳輸線損耗特性和單個轉(zhuǎn)接損耗進(jìn)行了提取和分析,對損耗特性曲線中的波動進(jìn)行了分析。證明了該方案可用來實現(xiàn)高性能太赫茲SIW-矩形波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器,同時有效探究了太赫茲SIW作為傳輸線的損耗特性。3、設(shè)計了一款太赫茲高增益金屬透鏡天線,詳細(xì)闡述了設(shè)計原理和過程,從理論上提取和分析了透鏡結(jié)構(gòu)在寬頻帶上的相位補(bǔ)償效果,利用低成本的金屬銑削工藝分別對140GHz和412.5GHz天線進(jìn)行了實物加工,之后在THz暗室中對S參數(shù)、增益、方向圖進(jìn)行了實際測試,并對天線損耗進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示,140 GHz和412.5 GHz天線在對應(yīng)頻段內(nèi)的實測最大增益分別達(dá)到27.2 dBi和27.7 dBi。驗證了該方案用低成本金屬銑削工藝來實現(xiàn)高增益太赫茲天線的可行性。
[Abstract]:Terahertz (THZ) Science and Technology as a rapidly developing and extremely important frontier research field in high-speed wireless communications, radar, medical imaging, security inspection, radio astronomy. Electronic countermeasures and other fields have great application potential for the promotion of national economic development. It is of great strategic significance to strengthen the construction of national security. Substrate Integrated guide SIWs are highly integrated. It has the advantages of high power capacity, low cost, large scale production and high machining precision. It has become an alternative to the design of low cost planar terahertz transmission line. In order to effectively study the loss characteristics of terahertz SIW as transmission line. Based on the practical test, it is necessary to design a high performance THz SIW to rectangular waveguide. In addition, THz antenna is a key part of THz communication and radiation system. Its performance will directly affect the application effect of the whole system. It is a valuable research direction to realize compact and high gain terahertz antenna with low cost technology. This paper focuses on terahertz transmission line and antenna technology. Firstly, the development of terahertz science and technology is summarized, then the research background and development status of terahertz switching and terahertz antenna are introduced respectively, and then rectangular waveguide transmission is expounded. A terahertz SIW-rectangular waveguide converter is designed based on the basic theory of Geometry Optics (GOG) and substrate integrated waveguide design. The influence of the transfer structure on the resonant point in the transmission coefficient is discussed in detail. The D band and G band SIW transmission lines are processed and tested by low cost PCB process. The loss characteristics of terahertz SIW transmission line and the single switching loss of a single guided wave wavelength are extracted and analyzed. The fluctuation in the loss characteristic curve is analyzed and it is proved that this scheme can be used to realize the high performance terahertz SIW- rectangular waveguide converter. At the same time, the loss characteristics of terahertz SIW as transmission line. 3. A terahertz high gain metal lens antenna is designed, and the design principle and process are described in detail. The phase compensation effect of lens structure in wide band is extracted and analyzed theoretically. The material processing of 140GHz antenna and 412.5GHz antenna are carried out by low cost metal milling technology. After that, the S parameters, gain and pattern are tested in the THz darkroom, and the antenna loss is analyzed. The measured maximum gain of 140 GHz and 412.5 GHz antennas in the corresponding frequency band is 27.2 dBi and 27.7 respectively. D Bi. verifies the feasibility of using low cost metal milling technology to realize high gain THz antenna.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN811;TN820

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本文編號：1430757