阅读说明：本技术 一种双极化太赫兹硅基喇叭天线阵列 (Dual-polarization terahertz silicon-based horn antenna array ) 是由 林先其 姚尧 秦涛 刘皓中 苏一洪 刘铮 胥鑫 张文博 于 2021-08-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种双极化太赫兹硅基喇叭天线阵列,由若干刻蚀硅基片堆叠组成,堆叠的所述刻蚀硅基片形成四个喇叭天线单元,包括第一喇叭天线单元、第二喇叭天线单元、第三喇叭天线单元和第四喇叭天线单元,四个所述喇叭天线单元以刻蚀硅基片的中心点为参考点旋转对称排列。(The invention provides a dual-polarization terahertz silicon-based horn antenna array which is formed by stacking a plurality of etched silicon substrates, wherein the stacked etched silicon substrates form four horn antenna units, the four horn antenna units comprise a first horn antenna unit, a second horn antenna unit, a third horn antenna unit and a fourth horn antenna unit, and the four horn antenna units are rotationally and symmetrically arranged by taking the central point of the etched silicon substrate as a reference point.)

一种双极化太赫兹硅基喇叭天线阵列

技术领域

本发明涉及毫米波太赫兹天线技术领域，尤其涉及一种双极化太赫兹硅基喇叭天线阵列。

背景技术

天线阵列是一种由多个天线单元以特定方式排列形成的电磁波辐射系统，其往往包括多个电磁波馈电端口，并具有良好的定向辐射能力。随着现代通信以及雷达系统的快速发展，传统的单极化天线阵列难以满足雷达通信系统对的宽带双工通信的需求，现阶段为了实现高定向辐射性能与高隔离度双工通信，往往需要设计一套复杂的馈电网络并使用专用的双工器件来支持天线阵列的高隔离度收发功能。这使得传统的天线系统存在设计、加工成本高、集成度低的缺点。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种双极化太赫兹硅基喇叭天线阵列，其解决了现有技术中存在的传统的天线系统存在设计、加工成本高、集成度低的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种双极化太赫兹硅基喇叭天线阵列，由若干刻蚀硅基片堆叠组成，堆叠的所述刻蚀硅基片形成四个喇叭天线单元，包括第一喇叭天线单元、第二喇叭天线单元、第三喇叭天线单元和第四喇叭天线单元，四个所述喇叭天线单元以刻蚀硅基片的中心点为参考点旋转对称排列。

本发明进一步设置为：所述喇叭天线单元沿刻蚀硅基片的堆叠方向包括有馈电匹配腔、极化隔离腔、四脊传输腔和辐射端口。

本发明进一步设置为：所述馈电匹配腔由一层第一刻蚀硅基片和若干层第二刻蚀硅基片堆叠形成，所述第二刻蚀硅基片堆叠形成阶梯状渐变结构。

本发明进一步设置为：所述极化隔离腔由一层第二刻蚀硅基片和若干层第三刻蚀硅基片堆叠形成，所述极化隔离腔的第二刻蚀硅基片与馈电匹配腔的第二刻蚀硅基片靠近。

本发明进一步设置为：所述四脊传输腔由若干层第三刻蚀硅基片堆叠形成，所述第三刻蚀硅基片堆叠形成四条矩形脊状突出。

本发明进一步设置为：所述辐射端口包括两层设有正方形刻蚀区的第四刻蚀硅基片和两层设有正方形刻蚀区且正方形刻蚀区内设有矩形脊状突出的第五刻蚀硅基片。

本发明进一步设置为：所述第二刻蚀硅基片设有三层。

本发明进一步设置为：所述极化隔离腔的第三刻蚀硅基片设有两层。

本发明进一步设置为：所述四脊传输腔的第三刻蚀硅基片设有四层。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

本发明所采用的喇叭天线单元均采用刻蚀硅基片堆叠工艺实现，具有设计简单、小型化、低剖面、易集成等优点。

本发明所采用的喇叭天线单元均具有双极化辐射特性，通过同时接收和发送两个不同极化方向的电磁波，支持太赫兹双工通信，因此其适用场合广泛。

本发明在不同环境下均能保持稳定的工作性能，可通过在同一片硅晶圆上大批量刻蚀堆叠的方式实现大规模量产。

附图说明

图1为本发明的实施例的结构示意图；

图2为本发明的实施例的拆分结构示意图。

上述附图中：1、刻蚀硅基片；2、第一喇叭天线单元；3、第二喇叭天线单元；4、第三喇叭天线单元；5、第四喇叭天线单元；6、第一刻蚀硅基片；7、第二刻蚀硅基片；8、第三刻蚀硅基片；9、第四刻蚀硅基片；10、第五刻蚀硅基片。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

实施例：

如图1和图2所示，一种双极化太赫兹硅基喇叭天线阵列，由刻蚀硅基片1堆叠组成，堆叠的刻蚀硅基片1形成四个喇叭天线单元，包括第一喇叭天线单元2、第二喇叭天线单元3、第三喇叭天线单元4和第四喇叭天线单元5，四个喇叭天线单元以刻蚀硅基片1的中心点为参考点旋转对称排列。其中，刻蚀硅基片1的边框长度为20mm，宽度为20mm，高度为0.25mm。刻蚀硅基片1包括第一刻蚀硅基片6、第二刻蚀硅基片7、第三刻蚀硅基片8、第四刻蚀硅基片9和第五刻蚀硅基片10。

馈电匹配腔由一层第一刻蚀硅基片6和三层第二刻蚀硅基片7堆叠形成，第二刻蚀硅基片7堆叠形成阶梯状渐变结构，其渐变宽度为0.58mm，渐变阶梯长度为0.8mm；

极化隔离腔由一层第二刻蚀硅基片7和两层第三刻蚀硅基片8堆叠形成，极化隔离腔的第二刻蚀硅基片7与馈电匹配腔的第二刻蚀硅基片7靠近。其腔体外缘长度1mm，宽度1mm，高度0.75mm；在极化隔离腔上设置一层第二刻蚀硅基片7，能起到与馈电匹配腔的过渡作用。

四脊传输腔由四层第三刻蚀硅基片堆叠形成，第三刻蚀硅基片8堆叠形成四条矩形脊状突出。

辐射端口包括两层设有正方形刻蚀区的第四刻蚀硅基片9和两层设有正方形刻蚀区且正方形刻蚀区内设有矩形脊状突出的第五刻蚀硅基片10，正方形刻蚀区域长度1mm，宽度1mm。本方案的喇叭天线单元均采用刻蚀硅基片1堆叠工艺实现，具有设计简单、小型化、低剖面、易集成等优点。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。