基于等效介质平台的太赫兹介质相控阵天线用于无线通信

《IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology》：Terahertz Dielectric Phased-Array Antennas Based on Effective-Medium Platform for Wireless communications

　　

摘要：

太赫兹频段为下一代无线通信提供了前所未有的带宽，但面临严重的自由空间路径损耗，这要求使用高度定向的天线。因此，波束扫描天线对于动态对齐高增益波束并维持实际太赫兹无线系统中的链路可靠性至关重要。在本工作中，我们提出了一种基于全硅等效介质波导平台的相控阵天线。提出的架构集成了馈电网络、太赫兹移相器和由介电棒天线端接的密集波导阵列，每个组件均实现在模块化空心波导封装中。与传统的太赫兹相控阵（在电子域或光子域实现相位控制）相比， proposed design 利用广泛可用的移相器在太赫兹域实现直接相位调节，同时保持低损耗、宽带宽和可扩展性。作为概念验证，演示了一个双单元相控阵，实现了在 300 GHz 频段连续波束扫描，范围为 ±20°。系统地研究了波导间耦合和辐射器互作用的影响。无线通信实验进一步验证了波束扫描功能，支持高达 40 Gbit/s 的传输数据率，采用 16-QAM 调制和实时高清视频传输。 proposed design 展示了全介电波导平台用于动态波束扫描天线的可行性，并为 6G 及以后高效全集成太赫兹相控阵奠定了基础。