一种太赫兹微带贴片八木天线

本发明涉及一种工作在太赫兹频段的微带八木天线。主要应用于非侵入式成像，无线通信和雷达等领域。属于射频前端器件领域。

背景技术：

1、太赫兹是指频率在100ghz到10thz范围内的电磁波，即波长在3000um到30um的电磁波，这个波段与毫米波和红外光都重合，与毫米波相比，太赫兹波段拥有更宽的带宽，更强的光束能力和抗干扰能力，与红外光波相比，太赫兹波段效率更高，穿透能力更强，由于其独特的频段位置，太赫兹波段又被称为太赫兹空隙。太赫兹频段可以用于检测化学品，制造缺陷，癌细胞和隐藏武器，同时也可以用于短距离的高速率通信。

2、相比于螺旋天线、喇叭天线、透镜天线等其他天线类型，微带天线有着小尺寸、易集成等优势。由于太赫兹频段天线尺寸极小，在制造精度上又很高要求，因此采用整体尺寸小，易于设计与集成的微带天线具有更大的优势。

3、由矩形贴片组成的微带八木天线具有外形小成本低，结构简单，增益高等优点，它具有很好的方向性，许多研究证明，这种天线有着很好的前后比性能和增益。

4、自从1989年微带八木天线被首次提出，多种新型微带八木天线被提出，在结构上和馈电方式上都有诸多新方法：设计微带八木天线阵列，增加周期带隙结构等。但是目前很少有工作在太赫兹频段的微带八木天线提出。

技术实现思路

1、本发明设计了一种工作在太赫兹频段的共面波导馈电的微带贴片八木天线，采用了石英玻璃板为基质，由于在太赫兹波段的测试手段有限，设置了一个背射板；微带八木天线采用了一个驱动贴片，3个引向贴片和一个反射贴片，反射贴片和驱动贴片两边设置了通孔，所设计的天线实现了结构简单，阻抗带宽宽，方向性好等特点。

2、为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种微带贴片八木天线，包括介质层2，还包括金属层1和金属地3；金属层、介质层和金属地3从上至下依次层叠；

4、所述金属层包括微带八木天线贴片和阻抗变结构；其中，微带八木天线贴片主要由驱动器贴片、引向器贴片、反射器贴片和微带馈线组成；其中3个引向器贴片和1个驱动器贴片沿同一直线阵列，所述微带馈线连接在驱动器贴片的另一侧，并沿所述直线延伸；所述反射器贴片的中间位置设有供微带馈线穿过的缝隙，且缝隙两侧的部分反射器贴片镜像对称；

5、所述阻抗变结构包括分别设于微带馈线两侧的两部分，且两部分阻抗变结构镜像对称；每部分阻抗变结构的相邻侧边为四级共勉波导结构；

6、所述介质层2内设有上下贯穿的四组金属柱，其中两组金属柱的顶端与驱动器贴片的下表面连接，另外两组金属柱的顶端分别连接对应部分反射器贴片；每组金属柱的底端均与金属地连接。

7、进一步的，所述驱动器贴片和引向器贴片均为矩形。

8、进一步的，所述四级共勉波导结构为四台阶形式，沿微带馈线的延伸方向，四台阶的宽度依次减小，四台阶的高度依次增加。

9、进一步的，所述每组金属柱均设有三个，每组的三个金属柱所在直线均平行于微带馈线。

10、进一步的，所述介质层2的介质材料为石英玻璃，相对介电常数为3.78。

11、本发明与现有技术相比具有如下优点：

12、本发明在存在底部金属板的情况下，利用微带八木结构实现了45°仰角辐射，通过引向器贴片增强了天线的方向性，介质中利用金属柱结构进一步提高了方向性。

技术特征：

1.一种太赫兹微带贴片八木天线，包括介质层(2)，其特征在于，还包括金属层(1)和金属地(3)；金属层、介质层和金属地(3)从上至下依次层叠；

2.根据权利要求1所述的一种太赫兹微带贴片八木天线，其特征在于，所述驱动器贴片和引向器贴片均为矩形。

3.根据权利要求1所述的一种太赫兹微带贴片八木天线，其特征在于，所述四级共勉波导结构为四台阶形式，沿微带馈线的延伸方向，四台阶的宽度依次减小，四台阶的高度依次增加。

4.根据权利要求1所述的一种太赫兹微带贴片八木天线，其特征在于，所述每组金属柱均设有三个，每组的三个金属柱所在直线均平行于微带馈线。

5.根据权利要求1所述的一种太赫兹微带贴片八木天线，其特征在于，所述介质层(2)的介质材料为石英玻璃，相对介电常数为3.78。

技术总结
本发明公开了一种太赫兹微带贴片八木天线，属于射频前端器件技术领域；其金属层、介质层和金属地从上至下依次层叠；金属层包括微带八木天线贴片和阻抗变结构；其中，微带八木天线贴片主要由驱动器贴片、引向器贴片、反射器贴片和微带馈线组成；阻抗变结构包括分别设于微带馈线两侧的两部分，且两部分阻抗变结构镜像对称；每部分阻抗变结构的相邻侧边为四级共勉波导结构；介质层内设有上下贯穿的四组金属柱，其中两组金属柱的顶端与驱动器贴片的下表面连接，另外两组金属柱的顶端分别连接对应部分反射器贴片；每组金属柱的底端均与金属地连接。本发明实现了结构简单，阻抗带宽宽，方向性好等特点。

技术研发人员：黄建明,何东锟,张乃柏,崔岩松,杨光耀,邓琨
受保护的技术使用者：北京邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15