一種毫米波太赫茲波波導(dǎo)雙工器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于毫米波與太赫茲波雷達(dá)領(lǐng)域，具體涉及一種毫米波太赫茲波波導(dǎo)雙工器。
【背景技術(shù)】
[0002]云是影響地氣系統(tǒng)輻射平衡的重要因子，且是影響全球氣象和氣候變化的關(guān)鍵氣象要素之一，云的分布和變化的精確描述是提升應(yīng)對(duì)氣候變化能力和改進(jìn)天氣預(yù)報(bào)急需解決的重要科學(xué)問題。
[0003]毫米波雷達(dá)是目前較成熟觀測(cè)云的有效手段，它利用云粒子對(duì)電磁波的瑞利散射特性，通過對(duì)云的雷達(dá)回波來(lái)分析云的微觀和宏觀特性。相對(duì)于厘米波雷達(dá)而言，毫米波雷達(dá)對(duì)云粒子具有更高的探測(cè)靈敏度，它可以探測(cè)從直徑為幾微米的云粒子到弱降水粒子的范圍；相對(duì)于激光雷達(dá)，毫米波雷達(dá)可以穿過多層云，描述云內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)，并且可以連續(xù)監(jiān)測(cè)云的垂直剖面變化。
[0004]太赫茲科學(xué)技術(shù)作為當(dāng)前發(fā)展迅猛的新興交叉學(xué)科領(lǐng)域，對(duì)于氣象探測(cè)具有獨(dú)特的優(yōu)越性及重要應(yīng)用，是一個(gè)具有前瞻性和戰(zhàn)略性的研究領(lǐng)域。對(duì)于及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)高影響天氣發(fā)生發(fā)展變化進(jìn)行監(jiān)視和預(yù)警的要求，云粒子的準(zhǔn)確描述可以提供關(guān)鍵信息。云粒子在太赫茲波段具有強(qiáng)烈的后向散射特性，其散射信號(hào)強(qiáng)度在該波段與云粒子的相態(tài)，雪晶的融化過程高度相關(guān)，因此太赫茲云雷達(dá)可通過監(jiān)視云粒子的發(fā)展過程，支持暴雨臺(tái)風(fēng)等高影響天氣預(yù)警。目前已經(jīng)采用的毫米波云雷達(dá)由于觀測(cè)波段的局限性，無(wú)法準(zhǔn)確提供以上信息。如能盡早突破太赫茲、毫米波云雷達(dá)多源空間一致性觀測(cè)及應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)有觀測(cè)能力，發(fā)展多源、多尺度觀測(cè)數(shù)據(jù)同化、融合與集成技術(shù)，將顯著提高暴雨發(fā)展過程的監(jiān)視及評(píng)估能力，為防災(zāi)減災(zāi)及應(yīng)對(duì)氣候變化服務(wù)。
[0005]毫米波與太赫茲雙頻共孔徑等波束天線的實(shí)現(xiàn)將作為毫米波太赫茲云雷達(dá)的重要技術(shù)支撐。而對(duì)于目前的雙頻/多頻共孔徑天線而言，工作頻段并不能達(dá)到要求，毫米波與太赫茲波共口徑傳輸問題比較難克服，而本發(fā)明克服了以上問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種毫米波太赫茲波波導(dǎo)雙工器，不但能夠克服目前的雙頻/多頻共孔徑天線的工作頻段并不能達(dá)到高頻段的要求，還能夠克服毫米波與太赫茲波共口徑傳輸難的問題。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施方案如下:
[0008]一種毫米波太赫茲波波導(dǎo)雙工器是一種具有三通道的空心殼體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括T型波導(dǎo)結(jié)和介質(zhì)，所述T型波導(dǎo)結(jié)是一個(gè)T型中空殼體結(jié)構(gòu)，其水平部分的一端水平延伸出由大到小的梯形過渡結(jié)構(gòu)，T型波導(dǎo)結(jié)的水平部分和垂直部分的端口均為矩形，所述水平部分一端的端口為端口 1、所述水平部分另一端的梯形過渡結(jié)構(gòu)的端口為端口 III，所述垂直部分的端口為端口 II，所述介質(zhì)為一帶有金屬薄片的長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度與T型波導(dǎo)結(jié)的水平部分的長(zhǎng)度一致，寬和高均與端口 III的寬和高一致，介質(zhì)穿過T型波導(dǎo)結(jié)內(nèi)部并與T型波導(dǎo)結(jié)的內(nèi)表面接觸且固定。
[0009]進(jìn)一步地，所述端口 I與天線通過傳輸裝置相連，所述端口 I傳輸毫米波和太赫茲波的混合波，端口 II傳輸毫米波，且傳輸毫米波的外接毫米波導(dǎo)的橫截面高度大于端口 II的高度，端口 III傳輸太赫茲波。
[00?0]進(jìn)一步地，所述介質(zhì)為固體石英。
[0011]進(jìn)一步地，所述金屬薄片的形狀為矩形或圓形。
[0012]進(jìn)一步地，所述金屬薄片與T型波導(dǎo)結(jié)的上下內(nèi)表面均不接觸，或只接觸上下內(nèi)表面中的一個(gè)。
[0013]進(jìn)一步地，所述T型波導(dǎo)結(jié)采用鋁、鐵、銅、鋁合金、鐵合金或銅合金。
[0014]有益效果:
[0015](I)本發(fā)明的設(shè)計(jì)突破了太赫茲、毫米波云雷達(dá)多源空間一致性觀測(cè)及應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，顯著地提高了暴雨發(fā)展過程的監(jiān)視及評(píng)估能力，為防災(zāi)減災(zāi)及應(yīng)對(duì)氣候變化服務(wù);且可應(yīng)用于高精度云雷達(dá)系統(tǒng)的天饋系統(tǒng)的后端信號(hào)傳輸部分，以及作為其他需要多頻段信號(hào)傳輸部分；
[0016](2)本發(fā)明過渡段的設(shè)計(jì)，將來(lái)自不同端口的毫米波和太赫茲波匯聚于同一端口，并對(duì)混合的毫米波和太赫茲波進(jìn)行同軸獨(dú)立傳輸，反之易知;該發(fā)明不僅可以使毫米波和太赫茲波對(duì)天線共口徑發(fā)射或接收，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)約成本。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例雙工器結(jié)構(gòu)的三維截面圖；
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施例雙工器結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。
[0019]其中，1-端口I，2_端口 II，3_端口 III，4_金屬片，5-介質(zhì)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0021]本發(fā)明提供了一種毫米波太赫茲波波導(dǎo)雙工器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，該結(jié)構(gòu)包括T型波導(dǎo)結(jié)和介質(zhì)，所述T型波導(dǎo)結(jié)是一個(gè)T型中空殼體結(jié)構(gòu)，其水平部分的一端水平延伸出由大到小的梯形過渡結(jié)構(gòu)，T型波導(dǎo)結(jié)的水平部分和垂直部分的端口均為矩形，所述水平部分一端的端口為端口 Il、所述水平部分另一端的梯形過渡結(jié)構(gòu)的端口為端口 II13，所述垂直部分的端口為端口 112，所述介質(zhì)為一帶有金屬薄片的長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度與T型波導(dǎo)結(jié)的水平部分的長(zhǎng)度一致，寬和高均與端口 III3的寬和高一致，介質(zhì)穿過T型波導(dǎo)結(jié)內(nèi)部并與T型波導(dǎo)結(jié)的內(nèi)表面接觸且固定。端口 Il與天線通過傳輸裝置相連，所述端口 Il傳輸毫米波和太赫茲波的混合波，端口 112傳輸毫米波，且傳輸毫米波的外接毫米波導(dǎo)的橫截面高度大于端口 II2的高度，端口 II13傳輸太赫茲波。
[0022]對(duì)340GHz的太赫茲波而言，由于整個(gè)結(jié)構(gòu)的高度可以保證340GHz波在端口112端近乎反射，而根據(jù)介質(zhì)對(duì)電磁波傳輸?shù)挠绊?，在雙工器中340GHz波的場(chǎng)強(qiáng)分布幾乎完全集中在石英介質(zhì)內(nèi)部及表面附近，使得340GHz波會(huì)沿著石英介質(zhì)層在端口 II13和端口 11間傳播，而不會(huì)向端口 112泄漏，且端口 II13和11之間有較小的回波損耗。對(duì)94GHz波而言，介質(zhì)材料和端口尺寸的限定，使端口 II2和端口 II13之間有較好的阻隔，梯形過渡結(jié)構(gòu)以及端口1113尺寸的限制，使得94GHz波不能通過端口 II13 ;但是為了實(shí)現(xiàn)端口 112和端口 11之間94GHz波的傳輸，需要保證端口 112和端口 Il的阻抗匹配，來(lái)盡量降低回波損耗。這里通過在石英介質(zhì)層特定位置上加載若干金屬薄片來(lái)實(shí)現(xiàn)(見圖2)，金屬片的作用是通過調(diào)節(jié)94GHz波在雙工器內(nèi)的場(chǎng)分布來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。為了保證其對(duì)340GHz波傳播的影響可以忽略，金屬薄片的上下兩端與外波導(dǎo)內(nèi)壁不接觸。
[0023]具體地，本發(fā)明實(shí)施例所述的雙工器結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于測(cè)云雷達(dá)天線的饋源后端雙頻波傳輸部分。
[0024]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種毫米波太赫茲波波導(dǎo)雙工器是一種具有三通道的空心殼體結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包括T型波導(dǎo)結(jié)和介質(zhì)，所述T型波導(dǎo)結(jié)是一個(gè)T型中空殼體結(jié)構(gòu)，其水平部分的一端水平延伸出由大到小的梯形過渡結(jié)構(gòu)，T型波導(dǎo)結(jié)的水平部分和垂直部分的端口均為矩形，所述水平部分一端的端口為端口 1(1)、所述水平部分另一端的梯形過渡結(jié)構(gòu)的端口為端口111(3)，所述垂直部分的端口為端口 11(2)，所述介質(zhì)為一帶有金屬薄片的長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度與T型波導(dǎo)結(jié)的水平部分的長(zhǎng)度一致，寬和高均與端口 111(3)的寬和高一致，介質(zhì)穿過T型波導(dǎo)結(jié)內(nèi)部并與T型波導(dǎo)結(jié)的內(nèi)表面接觸且固定。2.如權(quán)利要求1所述一種毫米波太赫茲波波導(dǎo)雙工器，端口I (I)與天線通過傳輸裝置相連，所述端口 I (I)傳輸毫米波和太赫茲波的混合波，端口 II (2)傳輸毫米波，且傳輸毫米波的毫米波導(dǎo)的橫截面高度大于端口 II(2)的高度，端口 III(3)傳輸太赫茲波。3.如權(quán)利要求1所述一種毫米波太赫茲波波導(dǎo)雙工器，其特征在于，所述介質(zhì)為固體石英。4.如權(quán)利要求1所述一種毫米波太赫茲波波導(dǎo)雙工器，其特征在于，所述金屬薄片的形狀為矩形或圓形。5.如權(quán)利要求1所述一種毫米波太赫茲波波導(dǎo)雙工器，其特征在于，所述金屬薄片與T型波導(dǎo)結(jié)的上下內(nèi)表面均不接觸，或只接觸上下內(nèi)表面中的一個(gè)表面。6.如權(quán)利要求1所述一種毫米波太赫茲波波導(dǎo)雙工器，其特征在于，所述T型波導(dǎo)結(jié)采用鋁、鐵、銅、鋁合金、鐵合金或銅合金。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種毫米波太赫茲波波導(dǎo)雙工器，屬于毫米波與太赫茲波雷達(dá)領(lǐng)域，該雙工器包括T型波導(dǎo)結(jié)和介質(zhì)，T型波導(dǎo)結(jié)是一個(gè)T型中空殼體結(jié)構(gòu)，其水平部分的一端水平延伸出由大到小的梯形過渡結(jié)構(gòu)，T型波導(dǎo)結(jié)的水平部分和垂直部分的端口均為矩形，所述水平部分一端的端口為端口I、所述梯形過渡結(jié)構(gòu)的端口為端口III，所述垂直部分的端口為端口II，所述介質(zhì)為一帶有金屬薄片的長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度與T型波導(dǎo)結(jié)的水平部分的長(zhǎng)度一致，寬和高均與端口III的寬和高一致，介質(zhì)穿過T型波導(dǎo)結(jié)內(nèi)部并與T型波導(dǎo)結(jié)的內(nèi)表面接觸且固定；本發(fā)明能夠克服毫米波與太赫茲波共口徑傳輸難的問題。
【IPC分類】H01P1/207
【公開號(hào)】CN105591180
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610064299
【發(fā)明人】呂昕, 王先南, 胡偉東, 劉埇, 李斌
【申請(qǐng)人】北京理工大學(xué)
【公開日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日