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斯托伊d Hristov, ”<年代pan class="adjust-article-svg-size">太赫兹谐振微波菲涅耳波带片透镜和天线的操作:频率滤波和空间分辨率特性年代pan>”,国际期刊的天线和传播我>, 卷。2011年, 文章的ID541734年, 8 页面, 2011年。 https://doi.org/10.1155/2011/541734
太赫兹谐振微波菲涅耳波带片透镜和天线的操作:频率滤波和空间分辨率特性
文摘
本文探讨了二进制菲涅耳波带片(FZP)镜头次谐波和空间分辨率,作为FZP透镜天线及其应用。微波炉FZP透镜天线(FZPA)辐射在设计(90 GHz)和太赫兹(太赫兹)奇谐波频率。操作频率和空间域天线进行了研究分析,使用矢量衍射积分应用于现实的印刷FZPA。发现所有谐波增益峰值大致相同的形式,带宽,和最高价值。在每一个谐振频率,FZPA波束宽度,密切遵循瑞利判据的决议。如果镜头/天线分辨率至关重要和小孔径效率是一个次要问题microwave-design FZP透镜天线可以在更高的使用太赫兹的频率。微波FZP透镜的重要特点是其broader-zone建设相比,相同分辨率terahertz-design FZP镜头。因此,独特的制造技术和昂贵的微波FZP透镜制造不是必需的。高阶谐波的FZP透镜或透镜天线能找到空间分辨率和频率过滤应用太赫兹和光学计量,成像断层,短程通信、光谱分析、同步加速器设施等等。
1。介绍
在过去的二十年里,迅速探索太赫兹波的发生(<一个href="#B1">1一个>- - - - - -<一个href="#B3">3一个>]。菲涅耳波带片(FZP)镜头,二进制和相位校正,已经变成了必不可少的聚焦和成像元素在微波和太赫兹电子系统(<一个href="#B4">4一个>- - - - - -<一个href="#B13">13一个>]。在太赫兹频段,多级phase-correcting介电FZP镜头显示更好的效率比普通介质透镜,并制造更容易也更便宜,因为它的平面配置(<一个href="#B4">4一个>- - - - - -<一个href="#B6">6一个>]。
如果镜头分辨率高、小厚度是最重要的,二进制FZP透镜组成的独立的或印刷瘦金属环将更为可取。这样的镜头发现很多应用领域的3 d成像断层扫描,电子显微镜,传感和安全系统,同步辐射光束聚焦设施(<一个href="#B11">11一个>,<一个href="#B14">14一个>- - - - - -<一个href="#B19">19一个>]。为这些目的,一个特殊的光刻过程开发制造高纵横比的黄金结构氮化硅膜(<一个href="#B19">19一个>]。因为古典FZP透镜作为环形元素的衍射光栅,它拥有非常有趣的光谱周期性(<一个href="#B5">5一个>,<一个href="#B9">9一个>,<一个href="#B11">11一个>,<一个href="#B13">13一个>,<一个href="#B16">16一个>]。
本文的主要目的是澄清的谐波作用二进制FZP透镜天线,并检查他们的频率数值和空间域与接地假设他们未来的就业多波段集中和过滤设备。
部分<一个href="#sec2">2一个>提供不久FZP透镜设计和解决的基础,使物理澄清harmonic-mode FZP集中机制。
部分<一个href="#sec3">3一个>说明了微波FZP天线辐射几何向量中使用基尔霍夫衍射理论的轴对称FZP透镜天线的分析和优化。特殊印制90 GHz FZP透镜天线设计本节中描述的操作周期的方式在更高频率按照奇谐波序列<年代vg height="14.7875" id="M1" style="vertical-align:-3.13504pt;width:73.074997px;" version="1.1" viewbox="0 0 73.074997 14.7875" width="73.074997" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
部分<一个href="#sec4">4一个>描述FZP透镜天线设计的太赫兹频率1530兆赫。辐射、结构和技术属性是观察和对比的才90 GHz微波FZP透镜天线操作在其15太赫兹谐振频率1530兆赫。
本文完成的一般结论,确认,引用列表。
2。Harmonic-Mode操作FZP镜头被平面波
2.1。FZP设计
一般来说,FZP镜头集中在笛卡儿坐标系统的起源是改变一个轴向事件半径的球面波前<年代vg height="14.3625" id="M3" style="vertical-align:-3.2316pt;width:53.112499px;" version="1.1" viewbox="0 0 53.112499 14.3625" width="53.112499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
图<一个href="//www.newsama.com/journals/ijap/2011/541734/fig1/" target="_blank">1一个>演示了一个binary-amplitude FZP镜头的直径<年代vg height="10.325" id="M12" style="vertical-align:-0.0pt;width:12.7px;" version="1.1" viewbox="0 0 12.7 10.325" width="12.7" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
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从表<一个href="//www.newsama.com/journals/ijap/2011/541734/tab1/" target="_blank">1一个>,得出结论<年代vg height="12.4875" id="M47" style="vertical-align:-1.29163pt;width:50.849998px;" version="1.1" viewbox="0 0 50.849998 12.4875" width="50.849998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
解决的角度<年代vg height="14.625" id="M55" style="vertical-align:-3.25793pt;width:14.075px;" version="1.1" viewbox="0 0 14.075 14.625" width="14.075" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
结束区宽度<年代vg height="10.825" id="M64" style="vertical-align:-0.13794pt;width:18.75px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.75 10.825" width="18.75" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
2.3。多频FZP透镜的聚焦:物理的理由
接下来,我们澄清的多个频域行为二进制FZP透镜由平面波照明。这种现象是analogious轴向相同的多个聚焦透镜。两种现象联系在一起(<一个href="#EEq1">1一个>),可以简单解释为其近似(<一个href="#EEq2">2一个>)。从(<一个href="#EEq2">2一个>),因此,对于一个给定的FZP直径<年代vg height="13.45" id="M67" style="vertical-align:-2.21957pt;width:73.137497px;" version="1.1" viewbox="0 0 73.137497 13.45" width="73.137497" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
其次,是澄清,多频现象采取例如二进制FZP四菲涅耳透镜(或半波)区为焦距设计<年代vg height="10.325" id="M76" style="vertical-align:-0.0pt;width:12.05px;" version="1.1" viewbox="0 0 12.05 10.325" width="12.05" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
维护相同孔径直径<年代vg height="10.325" id="M82" style="vertical-align:-0.0pt;width:12.7px;" version="1.1" viewbox="0 0 12.7 10.325" width="12.7" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
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3.3。空间域或辐射模式研究
这里的空间域天线研究中,FZP透镜设计和谐波频率的辐射模式分析理解。图<一个href="//www.newsama.com/journals/ijap/2011/541734/fig6/" target="_blank">6一个>说明了FZPA-M-10微波天线的辐射特性,即:(a)共极的辐射模式和(b) cross-polar辐射模式在小角间隔<年代vg height="10.9125" id="M170" style="vertical-align:-0.17555pt;width:61.700001px;" version="1.1" viewbox="0 0 61.700001 10.9125" width="61.700001" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(一)年代trong>
(b)年代trong>
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FZP镜头的快速下降/天线集中辐射效率和谐振频率的崛起更值得讨论。孔径天线辐射效率小于40 - 50%不满意,且小于10 - 20%被认为是小的。原则上,二进制FZP镜头/天线属于后者效率范畴,因为无效的振幅和相位孔径利用率。利用适当的孔径场的相位校正的槽绝缘或multidielectric FZP镜片,例如,相应的FZP透镜天线容易达到其设计(一阶)频率古典孔径天线的辐射效率(角、抛物面反射器、等等),尽管在一个较小的频带。
效率较低,可能被视为一个独特的特征价格二进制FZP透镜或天线:准确的谐波滤波和分辨率特征通常directive-aperture天线不具备。尤其有价值更高的谐波频率的巨大的潜在解决上面所讨论的。类似的“给予和获得”会在许多自然现象,而且在许多其他radioelectronic设备。非常合适的例子,类似于FZP多频行动是谐振频率乘数。特别是,一个大估计损失产生的过程中谐振频率微波频率更高的太赫兹频率的乘法。固态太赫兹发电机的输出基于倍频下降与谐波频率增加<年代vg height="16.9" id="M216" style="vertical-align:-2.34499pt;width:37.462502px;" version="1.1" viewbox="0 0 37.462502 16.9" width="37.462502" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
很明显,在太赫兹谐振频率,微波FZP镜头/天线孔径不利用有效地聚焦或辐射。如此低的孔径辐射效率,然而,也是典型的所有平面frequency-independent天线像阿基米德和等角的。例如,阿基米德螺旋天线,辐射频带大于<年代vg height="10.9125" id="M218" style="vertical-align:-0.17555pt;width:40.237499px;" version="1.1" viewbox="0 0 40.237499 10.9125" width="40.237499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
4所示。Terahertz-Design FZP透镜天线:电磁和结构评估
接下来介绍了太赫兹FZP透镜天线,设计的太赫兹频率1350 GHz(图<一个href="//www.newsama.com/journals/ijap/2011/541734/fig7/" target="_blank">7一个>),或者在15日90 GHz微波FZP镜头的谐波。,terahertz-design和microwave-design镜头大小相等,或者他们<年代vg height="10.9125" id="M223" style="vertical-align:-0.17555pt;width:55.299999px;" version="1.1" viewbox="0 0 55.299999 10.9125" width="55.299999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">