基于缺陷接地设计的太赫兹双频微带天线

简介：
本研究提出了一种创新的缺陷接地结构，用于增强性能和效率的太赫兹双频微带天线的设计与实现。通过优化参数配置，该天线能够有效支持两个独立的工作频率，适用于高数据速率通信及成像系统。 太赫兹技术是近年来无线通信领域内迅速发展的一项高新技术。它涉及电磁波谱中的无线电波，其频率范围在100GHz至10THz之间。这种波段的特性独特，兼具光波与电磁波的优势：既能穿透大气进行远距离传播，又能被物体吸收产生热效应，因此在雷达、无线通信、生物医学成像和安全检查等领域展现出巨大潜力。 缺陷接地结构（DGS）是微带集成电路设计中的一个重要技术。通过在接地面制造特定的缺口或槽孔等几何形状来调整电路性能，如提高天线阻抗范围、降低辐射增益或是增强极化隔离能力。这种技术的应用使工作频率扩展和优化天线表现成为可能，并且简化了设计过程。 微带天线因其结构简单、体积小、重量轻以及易于与载体共形的特点，在现代通信系统中广泛应用。尽管其在增益和带宽方面不如传统类型，但通过创新的设计方法可以满足各种应用需求。 文中描述的太赫兹双频微带天线设计采用了缺陷接地技术实现多频段工作模式。研究者开发了一种附加矩形贴片结构，并通过对参数进行调整，在520GHz（具体为508~532GHz）和680GHz（具体为581~766GHz）两个太赫兹波段上实现了高效运行。通过优化天线尺寸、形状以及缺陷接地中的缝隙宽度与长度，获得了良好的阻抗匹配及低反射损耗。 实验测试表明，在这两个频段中该设计提供了约27.5%和17.7%的相对带宽，并且辐射增益分别达到了3.54dB和4.11dB。此外，电压驻波比（VSWR）低于2，显示了良好的匹配性能。 文中还介绍了几种改进天线表现的技术方案，例如使用T形槽结构及寄生贴片等方法来调整谐振频率、带宽以及辐射方向图以满足特定需求。 总体而言，太赫兹双频微带天线的研究展示了该领域的技术进步，并预示着无线通信领域未来的发展趋势。然而，在信号源开发、传播特性研究和材料改进等方面仍需克服诸多挑战才能实现大规模应用。因此，持续的科研努力对于推动这一前沿科技向实际应用转化至关重要。