专利简介
专利名称： 一种介质复合型亚太赫兹介质波导传输线
专利号： ZL202110265310.6
专利权人： 悦居帮手科技（四川）有限公司
发明人： 施金、耿昕、张凌燕、刘栩、徐凯、郁梅
授权公告号： CN112928428B
授权日期： 2022年04月12日
一、技术背景
亚太赫兹频段（约0.1～1 THz）介于毫米波与远红外之间，兼具频谱资源丰富、传输速率高、分辨率好等优势，被视为下一代超高速无线通信（B5G/6G）、高精度雷达探测及安全成像等领域的关键频段。作为连接微波电子学与光子学的“桥梁”，太赫兹技术已成为全球科技竞争的制高点之一。
在亚太赫兹频段，传统的金属波导存在导体损耗大、色散严重、加工成本高等问题，而纯介质波导虽在一定程度上降低了损耗，却常面临耦合效率低、模式纯度不高、工作带宽受限等挑战。如何兼顾低传输损耗、宽频带工作和高效耦合特性，是亚太赫兹传输线设计的核心难题。
二、技术方案
本发明涉及波导与传输线技术领域，提供了一种介质复合型亚太赫兹介质波导传输线。其核心结构设计如下：
波导主体结构：采用介质复合型设计，通过将不同介电常数或不同损耗特性的介质材料进行合理组合，构建出兼具低损耗和优异场约束能力的传输线结构。具体地，波导包含内层介质芯层和外层介质包层的双层或多层复合结构。
传输模式特性：利用介质复合结构引导亚太赫兹波沿波导轴向传播，实现低损耗的准横电模式（HE₁₁模）或混合模式传输。通过调控芯层与包层的介电常数比值，可实现传输模式的高纯度激发与稳定的场分布。
端口耦合设计：波导端面采用优化匹配过渡结构，便于与标准矩形波导或共面波导等馈电结构进行高效耦合，降低反射损耗。
材料选择：优选低介电常数、低损耗的高分子材料（如聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯等）或陶瓷基复合材料作为波导基材，兼顾电学性能和加工工艺可行性。
结构实现方式：可通过挤出成型、注塑或3D打印等工艺一体化制备，满足工程化批量生产需求。
进一步地，波导结构还可包含沿轴向周期排列的介质加载或表面波纹结构，用以进一步调控色散特性和抑制杂散模式。
三、技术优势
超低传输损耗：以介质材料替代金属作为导波主体，从根本上避免了金属导体的欧姆损耗，在亚太赫兹频段实现远优于传统金属波导的传输性能；
宽频带工作特性：复合介质结构有效抑制了高阶模式的激发，使波导在较宽的工作频带内保持稳定的单模传输；
耦合效率高：通过优化的端面匹配与过渡结构，有效解决了介质波导与外界电路耦合困难的问题；
加工便捷、成本可控：采用高分子材料与3D打印等先进制造技术，兼顾了低成本与高精度的工程需求，适于规模化应用。
四、应用前景
该专利技术可广泛应用于B5G/6G超高速通信前端模块、太赫兹雷达与成像系统、高精度检测与传感仪器等领域。随着6G通信标准研究的不断深入和太赫兹技术的逐步成熟，亚太赫兹频段高性能、低成本的传输线将成为系统集成的基础性关键器件，在通信、国防、医疗及工业检测等领域具有广阔的市场前景。