《表4 Dipole 2的性能参数》

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《基于光混频的太赫兹双频通信天线的设计和仿真》


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微波段的偶极天线的工作(共振)频率和天线长度有关[14],而适用于太赫兹波段的偶极天线还与传输线和扼流圈的尺寸有关[3,15].为了满足不同大气窗口应用的需要,本文设计采用选择性等比例缩放的手段来调节天线的结构参数,以获得最佳的辐射特性.对于本文所设计的双频天线,Dipole i(i=1和2)共振频率主要与Ai、Bi、Mi、Ti这四个参数有关,等比例缩放这四个参数的大小,可近似等效于对整个天线、传输线和扼流圈都进行几何尺寸的缩放.对于诸如ci、ei、gi、wi等其他参数,考虑到工艺角度和光斑等因素,维持不变.两个天线几何尺寸的缩放比例和工作频率及总效率的关系如图10所示.Dipole 1的尺寸从缩小60%变化到放大100%的过程中,其工作频率从0.97 THz减小到0.21 THz,并且其减小速度在高频时快,低频时慢.总效率的范围在23.1%到7.6%之间,在高频时较高,低频时较低.Dipole 2的尺寸从缩小30%变化到放大120%的过程中,其工作频率从0.95 THz减小到0.33 THz,其减小速度也是在高频时快,低频时慢.总效率的范围在33.5%到19.3%之间,在中频时较高,高频和低频时较低.根据这个变化规律,Dipole 1和Dipole 2就可以分别取合适的尺寸大小,组合出0.21 THz、0.35 THz、0.41 THz、0.68 THz、0.85 THz和0.93THz中的任意两个工作频率,其具体性能参数分别如表3和表4所示.表5列出了各天线的最大实际增益系数,用于比较各天线的性能.综合比较五个表格中的不同天线的性能,可以总结为:双频天线只有在0.21 THz处性能较差,在其他频率处都保持了单频偶极天线的高性能.相比于蝶形天线,双频天线在各频率处都具有显著的性能提升.相比于文献8所设计的太赫兹双频通信天线,本文所述天线对输入电阻有6到16倍的提高,并且其相互垂直的偏振方向也有助于减小信号干扰.