錐形g線射頻傳輸裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種能夠廣泛應用于太赫茲成像和信號發(fā)射的射頻傳輸裝置。
【背景技術】
[0002]頻率0.1?10.0THz范圍內的電磁波被稱為太赫茲波。介于毫米波頻段與紅外線頻段之間太赫茲頻段電磁波頻段屬于遠紅外波段，具有波長短、方向性好、光子能量低、高穿透性等獨特性質，太赫茲系統(tǒng)在半導體材料、高溫超導材料的性質研究、斷層成像技術、無標記的基因檢查、細胞水平的成像、化學和生物的檢查，以及寬帶通信、微波定向等許多領域有廣泛的應用。由于THz波所處的特殊位置，它有很多優(yōu)越的特性和非常重要的學術研究和應用價值，使得世界各國都給予極大的關注，因此太赫茲技術逐漸成為國際研究的熱點。它在物理、化學、天文學、生命科學和醫(yī)學等基礎研究領域，太赫茲的應用除了太赫茲信號源，還必須解決太赫茲信號的傳輸問題。傳輸線的研究對于太赫茲(THz)技術的發(fā)展非常重要，它可以有效地對太赫茲信號進行傳輸，降低信號的傳輸損耗。太赫茲波表現出一系列不同于其它電磁輻射的特殊性質:穿透能力強、光子能量低、可得到高分辨率的清晰圖像、可進行時間分辨的光譜測量等。但有太赫茲輻射源在輸出頻率可調性及輸出功率方面存在的局限性和太赫茲物體成像以及高功率發(fā)射需要在射頻輸出端具有很強的能量耦合的問題，由于水汽對THz波的強烈吸收，研究適用于不同應用需求的太赫茲波導成為急需，然而當前缺乏合適的導波材料和結構是制約太赫茲技術發(fā)展的重要原因。
[0003]如何對電磁場進行有效地約束以及進行低損傳輸是太赫茲導波結構研究的重要問題。目前人們已經提出了一些太赫茲導波結構。Goubau線是由Goubau提出來的一種表面波導波結構。它是在柱形金屬線導波結構的基礎上，通過在金屬表面增加一層介質而構成的。在太赫茲低頻段(0.1-0.5THz), Goubau線能實現低損耗傳輸，傳輸損耗為0.1-2.lm \外介質層能夠有效地對金屬所反射的電磁能量進行束縛，柱形G線的場約束能力相比于金屬線導波結構得到了明顯的增強。目前的共面波導、平板波導、介質光纖等導波結構，介質管、金屬線導波結構和錐形G線的結構形式結構較為復雜，不易于加工實現。
[0004]在太赫茲頻段，物體成像以及高功率發(fā)射通常需要在輸出端具有很強的能量耦合特性，為了增強能量聚集特性，本實用新型對柱形G線進行改進，并采用空芯介質管加載介質柵導波結構進行射頻信號輸入，提出了一種新型的太赫茲頻段空芯介質管加載介質柵導波結構一錐形G線射頻傳輸裝置，能夠實現超強能量聚集特性。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型目的是針對現有技術太赫茲輻射源在輸出功率方面的局限性和當前太赫茲物體成像，以及高功率發(fā)射需要在射頻輸出端具有很強的能量耦合的問題，提供一種結構簡單，易于加工實現，電磁能量耦合強度高、工作頻帶寬的新型的太赫茲頻段空芯介質管加載介質柵導波結構一錐形G線射頻傳輸裝置。
[0006]本實用新型的上述目的可以通過以下技術方案予以實現，一種錐形G線射頻傳輸裝置，包括空芯介質管1、空氣層2、介質柵3、金屬線導波結構4、變形錐形G線過渡結構5和錐形G線6，其特征在于:金屬線導波結構4通過空芯介質管1中空氣層2和介質柵3組成空芯介質管加載介質柵導波結構，該空芯介質管加載介質柵導波結構通過空芯介質管1端口一段變形錐形G線過渡結構5過渡連接錐形G線6，外部射頻信號通過空芯介質管加載介質柵導波結構尾端空氣層2區(qū)域對變形錐形G線過渡結構5進行射頻能量輸入，將太赫茲信號的能量有耦合于介質層區(qū)域，從錐形G線6的尖端部位進行信號輸出。
[0007]本實用新型具有如下有益效果:
[0008]結構簡單，易于加工。本實用新型以一種太赫茲頻段空芯介質管加載介質柵導波結構作為射頻信號輸入，通過一段變形錐形G線過渡結構過渡結構與錐形G線進行互連，輸出射頻信號，解決了現有太赫茲導波結構制造工藝要求高，實際應用較困難，難于加工等問題。相對于現有技術共面波導、平板波導、介質光纖等導波結構，介質管、金屬線導波結構和錐形G線的結構形式就具有結構更為簡單，更易于加工實現。
[0009]電磁能量耦合強度高。本實用新型采用太赫茲頻段空芯介質管加載介質柵導波結構通過一段變形錐形G線過渡結構5過渡互連錐形G線6，外部射頻信號通過空芯介質管加載介質柵導波結構尾端空氣層2區(qū)域對變形錐形G線過渡結構5進行射頻能量輸入，從錐形G線6的尖端部位進行信號輸出，將太赫茲信號的能量有效地耦合于介質層區(qū)域，在錐形G線尖端部位具有超強能量聚集特性，從而實現高效耦合，降低了太赫茲信號在外部空間中的輻射損耗，提高了太赫茲信號的發(fā)射與接收的效率，這是現有的柱形G線很難實現的。相比于現有技術柱形G線，本實用新型錐形G線在周圍存在很少的輻射場，將大部分電磁能量聚集在波導內部，能夠在尖端輸出部位實現更強的能量耦合。
[0010]工作頻帶寬。本實用新型外部射頻信號從太赫茲頻段空芯介質管加載介質柵導波結構進行輸入，通過一段變形錐形G線過渡結構5過渡互連錐形G線6，然后從錐形G線的尖端部位進行信號輸出。對于不同尺寸的空芯介質管加載介質柵導波結構和錐形G線，可以在兩者之間增加一段變形錐形G線過渡結構5來進行過渡互連。由于該錐形G線傳播的是表面波，電磁場能量在金屬表面進行傳播，電磁能量被外部介質層所束縛，因此在尖端輸出部位，電磁能量具有超強耦合特性，實現超強能量聚集特性。
[0011]本實用新型特別適用于0.1THz?0.5THz太赫茲頻段，太赫茲成像，并能有效增強信號發(fā)射功率、耦合強度可調的太赫茲頻段的射頻傳輸裝置。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型錐形G線射頻傳輸裝置的分解示意圖。
[0013]圖中:1空芯介質管，2空氣層，3介質柵，4金屬線導波結構，5變形錐形G線過渡結構，6錐形G線。
【具體實施方式】
[0014]參閱圖1。在以下描述的實施例中，錐形G線射頻傳輸裝置包括，包括空芯介質管
1、空氣層2、介質柵3、金屬線導波結構4、變形錐形G線過渡結構5和錐形G線6，其中，金屬線導波結構4通過空芯介質管1中空氣層2和介質柵3組成空芯介質管加載介質柵導波結構，該空芯介質管加載介質柵導波結構通過空芯介質管1端口一段變形錐形G線過渡結構5過渡連接錐形G線6，外部射頻信號通過空芯介質管加載介質柵導波結構尾端空氣層2區(qū)域對變形錐形G線過渡結構5進行射頻能量輸入，將太赫茲信號的能量有耦合于介質層區(qū)域，從錐形G線6的尖端部位進行信號輸出。
[0015]對于不同尺寸的空芯介質管加載介質柵導波結構和錐形G線，可以在兩者之間增加一段變形錐形G線過渡結構5來進行過渡互連。由于錐形G線傳播的是表面波，電磁場能量在金屬表面進行傳播，電磁能量被外部介質層所束縛，因此在尖端輸出部位，電磁能量具有強耦合作用。能改善太赫茲成像質量和增強信號發(fā)射功率。
[0016]本實用新型具體實施可采用以下步驟:首先根據太赫茲電路頻段要求，確定頻率通帶，選擇合適的外層介質材料，利用微波電路計算機輔助軟件，建立圖1的導波結構，設定所需的傳輸特性設計目標，通過軟件的優(yōu)化設計程序，從而確定各單元傳輸線參數。
【主權項】
1.一種錐形G線射頻傳輸裝置，包括空芯介質管(1)、空氣層(2)、介質柵(3)、金屬線導波結構(4)、變形錐形G線過渡結構(5)和錐形G線(6)，其特征在于:金屬線導波結構(4)通過空芯介質管(1)中空氣層(2)和介質柵(3)組成空芯介質管加載介質柵導波結構，該空芯介質管加載介質柵導波結構通過空芯介質管(1)端口一段變形錐形G線過渡結構(5)過渡連接錐形G線(6)，外部射頻信號通過空芯介質管加載介質柵導波結構尾端空氣層(2)區(qū)域對變形錐形G線過渡結構(5)進行射頻能量輸入，將太赫茲信號的能量有耦合于介質層區(qū)域，從錐形G線￠)的尖端部位進行信號輸出。2.如權利要求1所述的錐形G線射頻傳輸裝置，其特征在于:不同尺寸的空芯介質管加載介質柵導波結構和錐形G線，在兩者之間空芯介質管加載介質柵導波結構和錐形G線增加一段變形錐形G線過渡結構(5)來進行過渡互連。
【專利摘要】本實用新型提出的一種錐形G線射頻傳輸裝置，旨在提供一種結構簡單，易加工，能夠實現超強能量聚集特性，并能改善太赫茲成像質量和增強信號發(fā)射功率的射頻傳輸裝置。本實用新型通過下述方案予以實現：金屬線導波結構(4)通過空芯介質管(1)中空氣層(2)和介質柵(3)組成空芯介質管加載介質柵導波結構，該空芯介質管加載介質柵導波結構通過空芯介質管端口一段變形錐形G線過渡結構過渡連接錐形G線，外部射頻信號通過空芯介質管加載介質柵導波結構尾端空氣層區(qū)域對變形錐形G線過渡結構進行射頻能量輸入，從錐形G線的尖端部位進行信號輸出。本實用新型解決了現有技術太赫茲導波結構制造工藝要求高，實際應用較困難，難于加工等問題。
【IPC分類】H01P3/06
【公開號】CN205081201
【申請?zhí)枴緾N201520809125
【發(fā)明人】王志輝
【申請人】中國電子科技集團公司第十研究所
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年10月18日