太赫兹技术是近年来在无线通信领域快速发展的一门高新技术,它涉及电磁波谱中频率在100GHz至10THz范围内的无线电波。太赫兹波兼具电磁波和光波的双重特性,不仅可以通过大气进行远距离传播,还能够被物体吸收产生光热效应,因此在雷达、无线通信、生物医学成像、安全检查等众多领域具有巨大的应用潜力。
缺陷接地结构(Defected Ground Structure,简称DGS)是一种微波集成电路(Microwave Integrated Circuit,简称MIC)设计技术。通过在微带线的接地面制作特定的缺陷,如缝隙、槽孔等几何结构,可以实现对微带线或微带天线电性能的调整,例如提高天线的阻抗带宽,降低辐射增益,增强极化隔离以及抑制表面波等。DGS技术在天线设计中的应用,可以有效拓展工作频率范围、优化天线性能、简化设计复杂度。
微带天线是一种广泛应用于现代通信系统的平面天线。这种天线结构简单、体积小、重量轻,容易与载体共形,且便于集成。与传统的天线设计相比,微带天线的增益和带宽相对较低,但通过设计技巧的改进和结构创新,可以满足不同的应用需求。
在文中所描述的太赫兹双频微带天线设计中,利用了缺陷接地结构来实现天线的双频工作模式。研究者设计了一种带有附加矩形贴片的天线结构,并通过改变结构参数,实现了在520GHz(508~532GHz)和680GHz(581~766GHz)的两个太赫兹频段上工作。通过优化天线的尺寸和形状,调整缺陷接地结构中的缝隙宽度和长度,获得了较好的阻抗匹配和较低的反射损耗。
在实验测试中,该天线在520GHz频段上提供了约27.5%的相对带宽,在680GHz频段上则为17.7%。同时,天线在两个工作频段上的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,意味着天线的匹配性能良好,能够有效地将微波功率传输到自由空间。
文中还提到了其他几种改进天线性能的技术手段,比如使用T形槽结构(T-slots)和寄生贴片(parasitic patch)。通过这些结构的引入,天线的设计者进一步调整了天线的谐振频率、带宽和辐射方向图,以适应特定的应用需求。
整体来看,太赫兹双频微带天线的研究与开发不仅体现了天线理论和技术的进步,也展现了太赫兹技术在无线通信领域广阔的应用前景。随着太赫兹技术的不断成熟和应用,未来可能在无线通信速率、信号传输质量和设备性能等方面实现突破。不过,太赫兹技术在工程化和大规模应用方面仍面临诸多挑战,如信号源和探测器的开发、信号传播特性的深入研究、材料和集成技术的改进等。因此,该领域的研究仍将持续推进,以期达到实际应用的技术要求。