一种太赫兹相控阵波导腔体、通信系统及前端技术方案

本发明专利技术涉及太赫兹通信技术领域，尤其是涉及一种太赫兹相控阵波导腔体、通信系统及前端，所述腔体上设置有天线腔和射频矩形波导通道，射频矩形波导通道用于安装太赫兹射频电路，射频矩形波导通道中轴线之间的间距和太赫兹射频电路输出信号的波长比值为2、2.5或3。本发明专利技术通过将射频矩形波导通道进行相控阵布阵，让金属分支均能够保持较高的机械强度，不易在加工和使用过程中折损，同时只需使用一个波导腔体就能够将多个射频电路模块化集成设置，实现模块化式的相控阵扩展功能，并达到良好的扫描角度性能，有效提高波导腔体的空间利用率，减小太赫兹通信系统前端体积，实现太赫兹通信系统前端的小型化集成设置。系统前端的小型化集成设置。系统前端的小型化集成设置。

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹相控阵波导腔体、通信系统及前端


[0001]本专利技术涉及太赫兹通信
，尤其是涉及一种太赫兹相控阵波导腔体、通信系统及前端。

技术介绍

[0002]相控阵技术，就是指通过相位控制电子对阵列进行扫描，利用大量可控制相位的小型通道进行单元排列，最终形成相控阵阵面，并且每一个通道单元都由各自独立的开关进行控制，形成不同的相位波束。凭借快速的波束扫描，灵活的波束赋形能力，相控阵通信技术已经成为先进军事和商业应用中的关键技术。
[0003]而申请人在实现本专利技术的过程中发现，目前在研的基于固态半导体技术的太赫兹通信系统，并没有采用相控阵通信方式，而是普遍采用一个发射端和一个接收端的点对点传输方式。这主要是由于太赫兹波波束窄，现有技术为保证太赫兹相控阵通信前端有较好的扫描角度性能，就需要尽量减少相控阵布阵间距，将布阵间距控制在一个波长以内，而太赫兹波波长较短，一个波长以内的布阵间距对应的相邻电路传输矩形波导之间间距仅有零点几毫米，基于现有加工技术，存在相应金属波导腔体加工难度高、成本大、周期长、成品率低等技术问题，因而鲜有太赫兹相控阵通信系统的研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种太赫兹相控阵波导腔体、通信系统及前端，来解决现有技术中存在的上述技术问题，主要包括以下三个方面：本申请第一方面提供了一种太赫兹相控阵波导腔体，所述腔体上设置有多个呈阵列设置的天线腔、以及与天线腔对应设置的射频矩形波导通道，所述射频矩形波导通道与天线腔连通，射频矩形波导通道用于安装太赫兹射频电路，在两个相邻射频矩形波导通道中，射频矩形波导通道中轴线之间的间距为M，太赫兹射频电路输出信号的波长为N，M和N的比值为2:1、2.5:1、或3:1。
[0005]进一步地，所述天线腔为四棱台结构，四棱台的底面为天线腔的口面，四棱台的顶面为天线腔和射频矩形波导通道的连接面，四棱台的顶面与射频矩形波导通道的截面结构相同。
[0006]进一步地，在M和N的比值为2:1时，四棱台底面的长、四棱台底面的宽、天线腔的深度、射频矩形波导通道宽边的长度和射频矩形波导通道窄边的长度之间的比值为2.8:2.8:25:1.092:0.546；在M和N的比值为2.5:1时，四棱台底面的长、四棱台底面的宽、天线腔的深度、射频矩形波导通道宽边的长度和射频矩形波导通道窄边的长度之间的比值为3.55:3.55:25:1.092:0.546；在M和N的比值为3:1时，四棱台底面的长、四棱台底面的宽、天线腔的深度、射频矩形波导通道宽边的长度和射频矩形波导通道窄边的长度之间的比值为4.3:4.3:25:1.092:0.546。
[0007]进一步地，所述天线腔的深度和射频矩形波导通道的深度比为25:20。
[0008]进一步地，在射频矩形波导通道呈一维阵列布阵时，射频矩形波导通道沿射频矩形波导通道的窄边或宽边所在直线依次排列设置。
[0009]本申请第二方面提供了一种太赫兹通信系统前端，所述太赫兹通信系统前端为发射前端，包括本振驱动信号、多路功分器、多个太赫兹射频电路和上述的太赫兹相控阵波导腔体，所述太赫兹射频电路设置在太赫兹相控阵波导腔体的射频矩形波导通道内，多路功分器的信号输入端与本振驱动信号的信号输出端连接，多路功分器的信号输出端分别与太赫兹射频电路的信号输入端连接，在太赫兹通信系统前端为发射前端时，太赫兹射频电路的信号输入端还与中频信号的信号输出端连接；在太赫兹通信系统前端为接收前端时，太赫兹射频电路与中频信号之间双向信号传输连接。
[0010]进一步地，所述太赫兹射频电路包括沿信号传输方向依次设置的本振倍频器和太赫兹变频器，多路功分器的信号输出端与本振倍频器的信号输入端连接，在太赫兹通信系统前端为发射前端时，所述中频信号的信号输出端与太赫兹变频器的信号输入端连接；在太赫兹通信系统前端为接收前端时，所述中频信号与太赫兹变频器之间双向信号传输连接。
[0011]进一步地，所述中频信号通过中频数控移相器与太赫兹变频器。
[0012]进一步地，所述太赫兹射频电路还包括太赫兹移相器，太赫兹变频器通过太赫兹移相器与天线腔双向信号传输连接。
[0013]本申请第三方面提供了一种太赫兹通信系统，包括上述的太赫兹相控阵波导腔体，或上述的太赫兹通信系统前端。
[0014]本专利技术相对于现有技术至少具有如下技术效果：本专利技术通过将射频矩形波导通道和对应的天线腔按2、2.5或3个波长的布阵间隔进行相控阵布阵，增大相邻射频矩形波导通道之间的间距，使得在基于现有加工工艺在波导腔体对天线腔和射频矩形波导通道进行加工时，射频矩形波导通道之间金属分支、以及天线腔之间的金属分支均能够保持较高的机械强度，不易在加工和使用过程中折损，让太赫兹相控阵波导腔体的实际加工生产得以实现；同时，基于将天线腔和射频矩形波导通道的一体化设计结构、以及相控阵布阵，能够将太赫兹通信系统中的射频电路在模块化后快速集成设置在射频矩形波导通道中，不仅让太赫兹通信系统前端能够实现模块化式的相控阵扩展功能，同时太赫兹通信系统前端还能达到良好的扫描角度性能，而且由于仅使用一个波导腔体就能够将多个射频电路模块化集成设置，有效提高波导腔体的空间利用率，减小太赫兹通信系统前端体积，实现太赫兹通信系统前端的小型化集成设置，有利于太赫兹通信系统在军事和商业中进行更广泛、灵活的应用。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这
些附图获得其他的附图。
[0016]图1是本申请实施例1中太赫兹相控阵波导腔体（天线腔在前）的结构示意图；图2是本申请实施例1中太赫兹相控阵波导腔体（射频矩形波导通道在前）的结构示意图；图3是本申请实施例1中太赫兹相控阵波导腔体的俯视图；图4是图3中A
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A向的剖视图；图5是图3中B
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B向的剖视图；图6是本申请太赫兹相控阵波导腔体的另一种结构示意图；图7是本申请实施例2中太赫兹通信系统发射前端的电路连接示意图；图8是本申请实施例2中太赫兹通信系统发射前端的另一种电路连接示意图；图9是本申请实施例3中太赫兹通信系统接收前端的电路连接示意图；图10是本申请实施例3中太赫兹通信系统接收前端的另一种电路连接示意图；图11是本申请实施例4中太赫兹通信系统前端的性能测试图；图中：10、腔体；110、天线腔；120、射频矩形波导通道；130、金属分支；210、本振驱动信号；220、介质锁相振荡器；230、多路功分器；240、本振倍频器；250、太赫兹变频器；260、中频数控移相器；270、太赫兹射频电路；280、太赫兹移相器。
具体实施方式
[0017]以下的说明提供了许多不同的实施例、或是例子，用来实施本专利技术的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹相控阵波导腔体，其特征在于，所述腔体上设置有多个呈阵列设置的天线腔、以及与天线腔对应设置的射频矩形波导通道，所述射频矩形波导通道与天线腔连通，射频矩形波导通道用于安装太赫兹射频电路，在两个相邻射频矩形波导通道中，射频矩形波导通道中轴线之间的间距为M，太赫兹射频电路输出信号的波长为N，M和N的比值为2:1、2.5:1、或3:1。2.如权利要求1所述的太赫兹相控阵波导腔体，其特征在于，所述天线腔为四棱台结构，四棱台的底面为天线腔的口面，四棱台的顶面为天线腔和射频矩形波导通道的连接面，四棱台的顶面与射频矩形波导通道的截面结构相同。3.如权利要求2所述的太赫兹相控阵波导腔体，其特征在于，在M和N的比值为2:1时，四棱台底面的长、四棱台底面的宽、天线腔的深度、射频矩形波导通道宽边的长度和射频矩形波导通道窄边的长度之间的比值为2.8:2.8:25:1.092:0.546；在M和N的比值为2.5:1时，四棱台底面的长、四棱台底面的宽、天线腔的深度、射频矩形波导通道宽边的长度和射频矩形波导通道窄边的长度之间的比值为3.55:3.55:25:1.092:0.546；在M和N的比值为3:1时，四棱台底面的长、四棱台底面的宽、天线腔的深度、射频矩形波导通道宽边的长度和射频矩形波导通道窄边的长度之间的比值为4.3:4.3:25:1.092:0.546。4.如权利要求3所述的太赫兹相控阵波导腔体，其特征在于，所述天线腔的深度和射频矩形波导通道的深度比为25:20。5.如权利要求2~4任意一项所述的太赫兹相控阵波导腔体，其特征在于，在射频矩形波导通道呈一维阵列...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥翱，于馨菲，袁军，李雨纯，马飞，周闻达，
申请(专利权)人：四川太赫兹通信有限公司，
类型：发明
国别省市：