高增益宽带金属透镜天线用于太赫兹通信
应用物理
2025-04-08 v2
摘要
太赫兹（THz）金属透镜天线采用紧凑平面结构，已显示出通过束流实现增益和孔径效率提升的巨大潜力。然而，目前关于利用金属透镜天线进行太赫兹无线通信系统的研究仍有限，主要由于太赫兹收发机设计中增益和带宽协同增强不足。本文提出一种高增益金属透镜收发器并演示其在太赫兹通信中的应用。该系统采用集成3D打印支架的 horn 天线，以增强金属透镜的增益和工作带宽，其中金属透镜采用由V形铜共振器、介质基板和光栅组成的“三明治”结构。金属透镜内部的共振设计实现了在0.20至0.30 THz频段内0°至360°全相位调制下的高极化转换效率。实验结果表明，在0.244 THz处实现峰值增益36.1 dBi和孔径效率54.45%，3 dB带宽超过33 GHz。一种包含金属透镜收发器的原型通信系统实现了与传统 horn 天线相比误码率（BER）降低了三个数量级，并支持最高数据率达100 Gbps。该提出的金属透镜为实现高数据率太赫兹通信提供了高增益、紧凑的解决方案，推动了6G通信网络的发展。
引用
@article{arxiv.2502.19885,
title = {High Gain and Broadband Metalens Antenna for Terahertz Communication},
author = {Zebin Huang and Qun Zhang and Feifan Han and Hao Wang and Shuyi Chen and Weichao Li and Xiongbin Yu and Xiaofeng Tao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.19885},
year = {2025}
}