太赫茲/亞太赫茲頻段的復雜透鏡結構加工精度和公差要求很高，一般在幾微米以?xún)?，因此如何?shí)現太赫茲/亞太赫茲頻段的天線(xiàn)加工是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。3D打印技術(shù)以其自由成型的能力為復雜透鏡結構的加工提供了更多的制造靈活性。近年來(lái)，針對亞太赫茲無(wú)源器件的3D打印技術(shù)已經(jīng)得到了實(shí)現，其加工精度可達5?20 μm，但對于太赫茲頻段多波束天線(xiàn)的加工制造尚無(wú)報道。近期，來(lái)自北京理工大學(xué)毫米波與太赫茲技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗室的劉埇和盧宏達研究小組提出了一種太赫茲全金屬梯度折射率透鏡多波束天線(xiàn)。天線(xiàn)由一個(gè)基于周期性金屬柱的表面波Luneburg透鏡和一個(gè)由9個(gè)WR-2.2波導構成的饋電陣列組成。透鏡和饋電結構采用相同的高精度3D打印技術(shù)加工，并利用磁控濺射金涂層進(jìn)行表面金屬化處理。天線(xiàn)的測量結果顯示其所有端口的反射系數都在?12.5 dB以下，并且多個(gè)獨立波束可以連續覆蓋±60°的掃描范圍，與仿真結果吻合良好。測量的增益均在16 dBi以上，掃描損耗在1.2 dB以下。這項工作為太赫茲頻率下金屬多波束透鏡天線(xiàn)的制造和實(shí)現提供了一種新方法。
圖1天線(xiàn)結構：（a）3D打印，（b）鍍金后。
圖1中的天線(xiàn)實(shí)物通過(guò)面投影微立體光刻（PμSL）3D打印技術(shù)制造。透鏡結構和饋電波導使用高精度3D打印機（nanoArch S140，摩方精密）打印得到，所用材料為HTL樹(shù)脂，結構如圖1（a）所示，透鏡天線(xiàn)的總尺寸為14 mm×14 mm×1.6 mm。圖中標注的尺寸測量結果表明了3D打印透鏡天線(xiàn)具有較高的加工精度，誤差控制在±5μm以?xún)?。利用磁控濺射表面鍍金工藝，在3D打印的透鏡結構上涂覆了一層500 nm厚的金涂層，實(shí)現了多波束天線(xiàn)的金屬結構，如圖1（b）所示。圖2（a）展示了最終亞太赫茲全金屬梯度折射率透鏡多波束天線(xiàn)以及測試工裝實(shí)物圖。圖2（b）-（c）和圖3分別給出了太赫茲全金屬梯度折射率透鏡多波束天線(xiàn)的s參數和輻射方向圖測試結果。仿真和測量結果之間的良好一致性驗證了所提出的亞太赫茲全金屬多波束天線(xiàn)的可行性和高精度3D打印技術(shù)的能力。
圖2 （a）天線(xiàn)夾具及AUT與UG-387法蘭連接件；（b）仿真的端口隔離度；（c）測量和仿真的端口1、2、3、4和5的反射系數。
圖3 （a）AUT和測試裝置的照片；（b）355 GHz測量和仿真的H面輻射方向圖；（c）352 GHz與358 GHz處測量的H面輻射方向圖；（d）測量和仿真的E面輻射方向圖。
更新時(shí)間：2023-03-27
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