1. 研究目的与意义（文献综述）

太赫兹波是指频率范围在0.1 ～10thz内的电磁波，位于微观光子学向宏观电子学的过渡区域，而且金属在太赫兹波段的状况不利于表面等离子激无谐振的产生，以致人们曾一度认为太赫兹波段不存在表面等离子激元[1]（称为“太赫兹空白”）。目前，因其他技术的迅猛发展可为太赫兹脉冲的产生提供稳定、可靠的激发光源，基于利用飞秒激光技术获得的宽波段太赫兹脉冲，最高3thz的太赫兹时域光谱技术可用于探测样品的折射率、介电系数、吸收系数和载流子浓度等参数。而这其中，组成太赫兹时域光谱实验系统的太赫兹发射元件（谐振天线）必不可少。本课题计划设计一套或一组基于双/多开口谐振环结构的太赫兹波段微带天线，提升太赫兹传输性能，并分析不同环形结构、基片材料特性以及叠加层数等参数变化对于传输特性带来的影响和变化规律，这是十分有意义的。

微带天线是无线通信工程中最常用的天线之一。早在1953年，deschamps教授就提出了微带天线这一概念，但是真正实用的微带天线却是20世纪70年代初期才研制成功。此后因其体积小、质量轻、剖面低、成本低和便于与载体集成与共形等优点[2][3]，微带天线成为了各国研究的重点，微带天线在对其馈电技术、贴片种类、介质板排列等方面进行了大量而广泛的研究下取得了进一步发展。现阶段，微带天线以其独有的特点在航空航天、微波雷达、卫星通信、移动设备等方面得到了广泛的应用。但是，微带天线也存在着一些缺陷，如频带单一、频带较窄、增益较低、尺寸较大等[4][5]。为解决这些缺陷，研究者们想了各种办法，将开口谐振环用于微带天线设计就是其中一种。

金属开口谐振环（split-ringresonator，srr）[6]最早是由英国科学家pendy等人在研究超材料的过程中提出的，并被证明能够实现负的磁导率，具有超材料的性质。2001年smith等利用金属细线与开口谐振环结构首次实现了左手材料[7]，并提出等效介质参数计算模型[7][8]，这引发了国内外研究者们的极大兴趣．由于左手材料具有负折射率与后向波等奇异特性，在天线的小型化与性能提升[9][10]以及微波组件的设计[11]等方面具有重要应用价值．随着左手材料的发展，各种不同类型结构不断涌现，左手特性从单一频带拓展至双频甚至多频带．目前双频左手材料主要有两种实现方式：第一种通过增加谐振单元实现；第二种通过改变谐振单元内部尺寸与对称性实现．早期研究大多采用第一种方法，例如c．sabah等人[12]提出三角形谐振环结构以及李文强等人[13]提出的斜三角对环结构都是通过增加谐振环结构的方式实现双频左手特性。近年来开口谐振环用于优化各种天线性能设计也逐渐发展起来，比如刘红喜等人提出的一种基于开口谐振环高增益端射天线设计，通过在传统vivaldi天线渐变槽线前方加载srr结构，使天线辐射前方形成特殊谐振功能的引向器，将天线辐射能量集中于端射方向，明显提高了天线端射方向增益,并通过仿真与实测进行了验证[14]。本文提出了一种基于开口谐振环的thz双频微带天线天线，该天线在结构上保留了微带天线的结构简单 、性能稳定等优点，同时还实现了现了天线的双频工作，通过改变天线的结构就能够使天线在相应的频率范围的性能得到一定提升。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容及目标

本课题计划设计一套或一组基于双/多开口谐振环结构的太赫兹波段微带天线，研究并比较普通双频微带天线与基于开口谐振环阵列结构的太赫兹波段的双频带微带天线的性能参数变化，分析不同环形结构、基片材料特性以及叠加层数等参数变化对于传输特性带来的影响和变化规律，最终得到增益最大，损耗最少的太赫兹波段的双频微带天线。

2.2研究方案及措施

1）选择普通矩形微带贴片天线作为基本结构，用rt duroid5880作为天线介质板的组成材料，其介电常数ε为2.2，损耗角正切（tanδ）为0.0009，采用同轴探针馈电方法。频率范围选择200ghz~500ghz，通过理论计算得到天线的基本参数贴片长l为215micro;m，宽w为265micro;m，介质基板长l0为450micro;m，宽w0为400micro;m，馈电点xf为75.5micro;m，yf为75.3micro;m，根据所得数据设计建立普通双频微带天线的基本模型。

3. 研究计划与安排

（1）第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的基本概念和基础知识。确定方案，完成开题报告。

（2）第4－6周：根据已有研究成果，确定进行本课题研究的基本路线和具体方案。

（3）第7－10周：研习开口谐振环的几类结构特点与物理原理，包括与此相关的天线馈电技术、商用软件基本使用方法，同步开始进行设计与优化计算。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 潘旭，李民权，汪善栋，周永光，沈纯纯，李玄玄.基于开口谐振环的多频太赫兹投射特性研究[j]. 量子电子学报,2017,34(3):333-338.

[2]涂春雷. 双频微带天线的研究与仿真设计[d].江西师范大学,2014.

[3] 刘英,龚书喜,傅德民.天线散射理论研究[j].电子学报.2005(09).

[4] 徐爱宝. 基于电磁超材料的微带天线研究[d].大连理工大学,2016.