光子晶体提升太赫兹口径天线增益与方向性

本文主要探讨了光子晶体在太赫兹频段口径天线中的潜在应用。首先，作者冯佳琦和卢宏达指出矩形波导作为最基本的口径天线，其在太赫兹频段具有一定的实现优势，如通过微电子机械系统（MEMS）技术易于制作。然而，矩形波导存在显著的问题，即辐射效率较低，特别是在金属边界条件下，这可能导致电流分布不均匀，进而造成能量损耗和天线增益的下降。 光子晶体作为一种先进的电磁材料，其独特之处在于拥有特定的光子带隙，这使得它们能够在微尺度上控制电磁波的传播，包括抑制或引导某些频率的电磁波。因此，将其应用于口径天线的设计中，能够改善原有金属边界条件下的电流分布问题，提高天线的方向性和增益，从而优化天线性能。 文章的核心部分是将一段太赫兹波导设计为口径天线，并在其开口处安装了一组二维金属光子晶体。通过对光子晶体结构的精细设计和优化，研究人员成功地提升了天线的增益，达到了4.07dB的改进。这一改进不仅提高了天线的辐射效率，还增强了天线的指向性，使其发射信号更加集中，这对于提升太赫兹通信系统的性能至关重要。 此外，该研究还涉及到关键词“太赫兹口径天线”、“增益”和“光子晶体”，表明其研究重点集中在如何利用光子晶体的技术特性来解决太赫兹频段下口径天线面临的挑战。研究成果发表在中国科技论文在线上，得到了高等学校博士学科点专项科研基金的支持。 这项研究展示了光子晶体在太赫兹频段口径天线设计中的潜力，为提高这类天线的性能提供了一种创新的解决方案，对于推进太赫兹技术在通信、成像和其他领域的应用具有重要意义。