CN107884625A - 一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测方法，该探测装置主要由正交极化发射天线、旋转探测平台、正交极化接收天线三个部分组成。旋转台以不同的角度旋转多次，测量每次的发射和接收太赫兹垂直极化和水平极化信号比值处理之后再次做比，所得到的比值是关于介质介电常数和电导率的方程，联立方程即可测出介质的介电常数和电导率，进而得到介质材料的复介电常数，实现介质材料的电磁参数定性研究分析。该装置结构简单，测量方法易于实现，太赫兹频段的天线尺寸达到毫米级以下，小尺寸的天线可与CMOS电路集成在芯片内，具有小型、集成化及便携式的优良特性。
Description
技术领域
本发明属于太赫兹成像技术领域，具体涉及一种基于片上正交极化天线探测介质介电常数和电导率的太赫兹探测方法。
背景技术
太赫兹波(THz)信号频率范围是0.1THz-10THz，信号波长在3mm-30μm之间。近年来，由于THz辐射源与探测器技术不断取得突破，尤其是超快激光技术和半导体材料技术的快速发展，大大促进了THz技术的研究与应用。太赫兹波穿透性好，能够穿透非极性液体和许多介电材料(塑料、纸张等)，同时对非极性不透明材料进行成像，获得比X射线更高的对比度，作为超声波和X射线成像技术的补充。另外，太赫兹光子能量小(相比于X射线的光子能量为千电子伏)，1THz频率光子的能量只有4meV，不会对生物分子及活体组织的检测产生电离等危害。由于THz波的独特物质响应特性，使其作为探测技术的优势日渐突出，并使在真正意义上实现无损探测成为了可能。
太赫兹探测装置的研究主要分为光学方法和固态电子学方法。传统光学方法构建的太赫兹探测装置体积庞大，成本高昂，同时，由于光学方法的种种局限性使其不易推广普及以及广泛应用。然而，目前，CMOS器件的特征尺寸已进入20nm，晶体管截止频率ft突破了500GHz，以微电子学方法实现太赫兹单片集成电路(TMIC)已从工艺硬件上获得了可行性。相比光学方法，以CMOS工艺实现的系统体积小、易于集成、对环境温度要求低，在太赫兹应用中具有较大的优势。因此，随着微电子技术的快速发展和固态集成电路制造技术逐渐成熟，太赫兹探测器的固态集成化便携式研究成为可能，而且优势日益彰显。天线的尺寸与频率大小成反比，当探测信号频率在太赫兹波段时，小尺寸的天线集成在CMOS芯片上，与集成电路结合在一起，使得基于片上正交极化天线探测介质介电常数和电导率的太赫兹探测装置和方法的设计成为可能，基于片上正交极化天线的太赫兹探测技术可以准确获取介质的复介电常数，介质的介电常数不仅表明了其绝缘性能，同时实部和虚部分别表示了介质探测时的相位调制和振幅调制，即色散和增益/损耗特性，这对物料特性的探测具有十分重要的意义。这也是太赫兹探测系统尽管其价格高昂，但因其探测信息完全，仍然在农业、医疗等科研院所的太赫兹探测研究中占主要地位的原因。因此，太赫兹探测技术的研究将具有重要意义和广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测方法。该探测装置主要应用于对物质内部品质参数等精细领域的便携精准探测，主要探测物质的介电常数和电导率，对物质特性的探测具有十分重要的意义。
本发明的技术方案为：
一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测方法，具体包括以下步骤：
步骤1，基于垂直极化原理采用极化天线获取垂直极化电磁波接收信号与入射信号比值关系，推导垂直极化下该比值与入射角之间关系方程；
步骤2，基于水平极化原理获取相同入射角水平极化情况下电磁波接收信号与入射信号比值关系，推导水平极化该比值与入射角之间关系方程；
步骤3，在该探测入射角下,利用步骤1-2所得垂直极化太赫兹信号比值与水平极化太赫兹信号比值处理之后再次做比，获取介质材料的介电常数和介质电导率与进入介质的入射角之间的一种有效关系；
步骤4，通过旋转探测平台调整入射角，基于步骤1-3获取不同入射角θ下介质材料的介电常数ε和电导率σ与入射角θ关系方程；
步骤5，基于步骤4联立介电常数ε和电导率σ与不同入射角θ之间的关系方程，可知只有电常数ε和电导率σ为未知量，最终解出介电常数ε和电导率σ，利用已知公式求解介质材料复介电常数。
进一步，所述基于片上正交极化天线由三个部分组成，分别是用于发射水平极化、垂直极化波的正交极化发射天线，用于支撑介质以及改变旋转角度的旋转平台，用于接收水平极化垂直极化波的正交极化接收天线。
进一步，所述步骤1的具体过程包括：
步骤1.1，利用垂直极化下电磁场边界条件，分析介质没有极化衰减情况下电磁波进入介质层时电场磁场关系；
步骤1.2，获取垂直极化电场接收信号与入射信号比例关系，推导垂直极化下该比值与入射角之间关系：电磁波经介质面进入介质后会在另一介质面透射出去，进入介质的折射波以可以忽略的部分在介质内部反射，依据光学原理透射波在另一介质面仍以同一入射角透过介质；
步骤1.3，获取衰减损耗情况下垂直极化电磁波接收信号与入射信号比例关系，推导衰减下该比值与入射角之间关系，计算介质厚度为d的衰减情况下太赫兹电场强度接收与发射信号之比。
进一步，所述步骤2具体包括：
步骤2.1，利用水平极化下电磁场边界条件，分析介质没有极化损耗情况下电磁波进入介质层时电场磁场关系，获得水平极化下电场进入介质时折射波与入射角关系方程；
步骤2.2，获取水平极化电场接收信号与入射信号比例关系，推导水平极化下该比值与入射角之间关系方程：太赫兹波经介质面进入介质后会在另一介质面透射出去，进入介质的折射信号以可以忽略的部分在介质内部反射，依据光学原理折射波在另一介质面仍以同一入射角透过介质，利用极化接收天线接收有效信号；
步骤2.3，获取衰减损耗情况下水平极化太赫兹波接收信号与入射信号比例关系，推导衰减下该比值与入射角之间关系，计算介质厚度为d的衰减水平极化情况下太赫兹电场强度接收与发射信号的关系方程。
进一步，所述步骤3具体包括：
步骤3.1，结合步骤1-2垂直和水平极化条件及结果，将所得垂直极化和水平极化信号比值处理之后再次做比，获得垂直极化太赫兹信号与水平极化太赫兹信号比值方程；
步骤3.2，分析介质阻抗和折射角与介质材料的介电常数ε和电导率σ关系方程，分析入射角固定时，接收天线端的垂直极化太赫兹信号与水平极化太赫兹信号之比，获取介质材料的介电常数ε和电导率σ与进入介质的入射角之间的一种有效关系。
进一步，所述步骤4具体包括：
步骤4.1，以入射角θx探测介质，获得介质材料的介电常数ε和电导率σ与入射角θx关系方程；
步骤4.2，以入射角θy探测介质，获得介质材料的介电常数ε和电导率σ与入射角θy关系方程。
基于片上正交极化天线的太赫兹探测装置和方法，装置由三个部分组成，分别是用于发射水平极化、垂直极化波的正交极化发射天线，用于支撑介质以及改变旋转角度的旋转平台，用于接收水平极化垂直极化波的正交极化接收天线。由于信号频率在太赫兹波段，极化天线尺寸达到毫米级以下，所以发射、接收极化天线可分别与振荡器和混频器电路集成在芯片内部，使得探测装置高集成、小型化和便于携带。装置探测实现方法，通过极化发射天线发射等功率的水平极化波和垂直极化波调整旋转平台使探测入射角为θx，分别获得垂直和水平极化在入射角θx情况下电磁波接收信号与入射信号比值关系E⊥x、E//x，将以上比值处理之后再次做比推导水平极化该比值与入射角之间关系方程，获取介质材料的介电常数ε和电导率σ与进入介质的入射角θx之间的一种有效关系fx(ε,γ)。同理，再次旋转平台，此时入射角为θy使其作用在介质同一点，测量并计算垂直和水平极化在入射角θy情况下电磁波接收信号与入射信号比值关系E⊥y、E//y，获得介电常数ε和电导率σ与进入介质的入射角θy之间的一种有效比值关系fy(ε,γ)。所得比值方程均是只与介电常数ε和电导率σ有关的方程，联立方程便可解出介质的具体介电常数ε和电导率σ，从而得到介质的复介电常数，在此基础上便能获得介质材料的部分电磁特性。
本发明具有的有益效果是：
1.实现了一种可探测介质介电常数和电导率的基于片上正交天线的太赫兹探测技术。
2.太赫兹频段可将极化发射和接收天线与振荡器和混频器电路高度集成在芯片内部，实现探测设备集成、小型化及便携式设计要求。
附图说明
图1为本发明中探测装置整体结构框图。
图2为本发明的系统框图
图3为本发明的旋转台旋转俯视图
图4为本发明中探测垂直极化图
图5为本发明中探测水平极化图
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1为探测装置整体结构图，由正交极化发射天线、旋转探测平台、正交极化接收天线三个部分组成，分别用于发射、改变介质的探测入射角和接收垂直极化、水平极化波。图2为本发明的系统框图，天线的尺寸与频率大小成反比，太赫兹频段的天线尺寸达到毫米级以下，小尺寸的天线可以集成在CMOS芯片上，与集成电路结合在一起。图3为旋转台旋转俯视图，通过旋转平台数次改变旋转角度，即改变探测入射角，采用图4和图5垂直和水平极化原理，测量并计算垂直极化和水平极化在同一入射角时电磁波接收信号与入射信号比值，将其比值处理之后再次做比，联立不同入射角比值方程便能获得介电常数和电导率，进而实现介质材料定性研究分析。
一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测技术的设计方法基于极化天线的垂直极化和水平极化工作原理。具体包括以下步骤：
步骤1，基于垂直极化原理采用极化天线获取垂直极化电磁波接收信号与入射信号比值关系，推导垂直极化下该比值与入射角之间关系方程；步骤2，基于水平极化原理获取相同入射角水平极化情况下电磁波接收信号与入射信号比值关系，推导水平极化该比值与入射角之间关系方程；步骤3，在该探测入射角下,利用步骤1-2所得垂直极化太赫兹信号比值与水平极化太赫兹信号比值处理之后再次做比，获取介质材料的介电常数和介质电导率与进入介质的折射角之间的一种有效关系；步骤4，通过旋转探测平台调整入射角，基于步骤1-3获取不同入射角θ下介质材料的介电常数ε和电导率σ与入射角θ关系方程；步骤5，基于步骤4联立介电常数ε和电导率σ与不同入射角θ之间的关系方程，可知只有介电常数ε和电导率σ为未知量，最终解出介电常数ε和电导率σ，利用已知公式求解介质材料复介电常数。
结合垂直极化图4，进一步阐述步骤1具体包括：
步骤1，基于垂直极化原理采用极化天线获取垂直极化电磁波接收信号与入射信号比值关系，推导垂直极化下该比值与入射角之间关系方程。
极化发射天线发射的信号在垂直极化过程以电场E的形式透过介质，磁场H始终与其垂直。旋转台旋转角度θ1即太赫兹波信号以入射角θ1汇聚到介质表面的一点，反射波信号只占极少部分，可以忽略，进入介质的透射波E'⊥占据主要部分，以折射角θ2在介质内部传播，和垂直方向呈θ2角度照射在介质内部另一面的某点，在该点同样出现反射波和透射波两部分，反射部分较小，以可以忽略的部分在介质内部反射，依据光学原理透射部分以透射角θ1透射。最后极化接收天线接收透射电场信号，整个垂直极化过程可依据以下原理进行阐述分析。具体数学分析表示如下：
步骤1.1，利用垂直极化下电磁场边界条件，分析介质没有极化衰减情况下电磁波进入介质层时电场磁场关系；
其中θ1、θ2为入射角和折射角，和分别表示垂直极化进入介质层入射、反射和折射电场强度，和H/'/表示与入射、反射和折射电场垂直的磁场，另有：
Z01为空气阻抗是已知常数Z01＝120π(ohm)，Z02为待求介质阻抗，将方程组(2)代入方程组(1)，可得Z02与θ1、θ2关系方程(3)：
步骤1.2，获取垂直极化电场接收信号与入射信号比例关系，推导垂直极化下该比值与入射角之间关系：电磁波经介质面进入介质后会在另一介质面透射出去，进入介质的折射波E'⊥以可以忽略的部分在介质内部反射，依据光学原理透射电场E”⊥在另一介质面仍以角θ1透射出介质，H”⊥为垂直E”⊥电磁信号；
步骤1.3，获取衰减损耗情况下垂直极化电磁波接收信号与入射信号比例关系，推导衰减下该比值与入射角之间关系，计算介质厚度为d的有损情况下太赫兹电场强度接收与发射信号之比。考虑到损耗可设材料的介电常数为ε，介质的电导率为σ，角频率ω，则复介电常数表达式为：
则电磁波传播常数γ也为复数，可令γ＝α+jβ，则有γ2＝jωμσ-ω2με将其展开后实部和虚部分别对应相等，可得α和β分别为：
其中α为衰减常数，β为相移常数，μ为介质的磁导率。在介质厚度为d的有损情况下电磁波接收与发射信号之比：
结合水平极化图5，进一步所述步骤2具体过程为：
步骤2，基于水平极化原理获取相同入射角水平极化情况下电磁波接收信号与入射信号比值关系，推导水平极化该比值与入射角之间关系方程。
极化发射天线发射的信号在水平极化过程以磁场H的形式透过介质，电场E始终与其垂直，与垂直极化过程一致，在旋转台旋转θ1角度即入射波以θ1入射，以折射角θ2进入介质，然后依据光学原理透射波H”⊥以θ1角度透过介质。最后接收天线接收水平极化透射信号，整个水平极化过程可依据以下步骤进行分析。
步骤2.1，利用水平极化下电磁场边界条件，分析介质没有极化损耗情况下电磁波进入介质层时电场磁场关系，获得水平极化下电场进入介质时折射波与入射角关系方程；
其中和H'⊥表示水平极化波进入介质层时入射、反射和折射电磁强度， 和分别表示水平极化与入射、反射和折射电磁垂直的电场，另有：
将(10)代入(9)，获得水平极化下Z02与θ1、θ2关系方程(11)：
步骤2.2，获取水平极化电场接收信号与入射信号比例关系，推导水平极化下该比值与入射角之间关系方程：太赫兹波经介质面进入介质后会在另一介质面透射出去，进入介质的折射信号H'⊥以可以忽略的部分在介质内部反射，依据光学原理透射磁场H”⊥在另一介质面仍以角θ1透射出介质，利用极化接收天线接收有效信号,E/”/为透射水平极化透射场强；
步骤2.3，获取衰减损耗情况下水平极化太赫兹波接收信号与入射信号比例关系，推导衰减下该比值与入射角之间关系，计算介质厚度为d的衰减水平极化情况下太赫兹电场接收与发射信号的关系方程。
步骤2.3，获取衰减损耗情况下水平极化太赫兹波接收信号与入射信号比例关系，推导衰减下该比值与入射角之间关系，计算介质厚度为d的有损水平极化情况下太赫兹电场强度接收与发射信号的关系方程。
依据步骤1-2原理，进一步阐述步骤3具体过程：
步骤3，在该探测入射角下,利用步骤1-2所得垂直极化太赫兹信号比值与水平极化太赫兹信号比值处理之后再次做比，获取介质材料的介电常数ε和电导率σ与进入介质的入射角之间的一种有效关系。
步骤3.1，结合步骤1-2垂直和水平极化条件及结果，将所得垂直极化和水平极化信号比值处理之后再次做比，将(7)/(13)获得垂直极化太赫兹信号与水平极化太赫兹信号比值方程；
步骤3.2，分析介质阻抗Z02和入射折射角θ2与介质材料的介电常数ε和电导率σ关系方程，Z01为空气阻抗是已知常数Z01＝120π(ohm)，又知
由于介质一般为非磁化介质材料，有μγ＝1即μ为常数，ω角频率和空气介电常数ε空气已知，故Z02只与介电常数ε和电导率σ有关，且已知相速度ν1和ν2分别表示电磁波在介质和空气中相速度，又有复介电常数下的折射率满足以下关系：
式(16)可知当θ1固定时，θ2只与介质的ε和σ有关。综上可知，介质阻抗Z02和折射角θ2均是只与介质材料的介电常数ε和电导率γ有关。θ1固定时，计算入射角θ1下接收天线端的垂直极化太赫兹信号与水平极化太赫兹信号之比，获取介质材料的介电常数ε和电导率σ与进入介质的入射角之间的一种有效关系：
其中E⊥R、E//R分别为垂直极化和水平极化下接收电场强度与发射场强信号之比。
进一步，所述步骤4的具体过程为：
步骤4，通过旋转探测平台调整入射角，基于步骤1-3获取不同入射角θ下介质材料的介电常数ε和电导率σ与入射角θ关系方程。
步骤4.1，以入射角θx探测介质，获得介质材料的介电常数ε和电导率σ与入射角θx关系方程；
利用旋转台改变探测入射角，首先使其入射波以θx角度入射介质，在终端接收天线探测垂直极化的电场强度强度并计算入射角θx下垂直极化接收电场信号与发射信号之比E⊥x，同时测量水平极化的电场强度强度并计算入射角θx下水平极化接收电场信号与发射信号之比E//x，代入公式(17)，得到介质材料的介电常数ε和电导率σ与入射角θx关系方程。
步骤4.2，以入射角θy探测介质，获得介质材料的介电常数ε和电导率σ与入射角θy关系方程；
同理，再次旋转平台使之成θy角度，同理测量接收和发射电场强度，计算入射角θy下垂直和水平极化下接收电场信号与发射信号之比E⊥y和E//y，代入公式(17)，可得介质材料的介电常数ε和电导率σ与入射角θy关系方程。
其中fx(ε,γ)和fy(ε,γ)为可测量计算的已知常数。
进一步，所述步骤5的具体过程为：
步骤5，基于步骤4联立介电常数ε和电导率σ与不同入射角θ之间的关系方程，可知只有介电常数ε和电导率σ为未知量，最终解出介电常数ε和电导率σ，利用已知公式求解介质材料复介电常数。
结合公式(15)和(16)可知介质阻抗Z02和折射角θ2均是只与介质材料的介电常数ε和电导率σ有关方程。联立公式(18)和(19)可求出ε和σ，最终则可得介质复介电常数ε'。
太赫兹探测系统设计：
首先在探测装置的信号发射端设计了两个互相垂直的正交极子天线，用于实现发射信号的正交极化，可与振荡器电路集成在一块芯片上，使用该天线发射等功率地垂直极化波和水平极化波使水平极化和垂直极化波入射在被探测介质的表面。首先，旋转平台使探测入射角为θx，太赫兹波透过介质被接收天线接收，接收天线也是具有正交极化特性的相互垂直的正交极子天线构成，接收天线接收透过介质的电磁波信号，接收和发射端分别测出垂直极化太赫兹信号和水平极化太赫兹信号并计算其比E⊥x、E//x后再次求其比值得到介质材料的介电常数ε和电导率σ与入射角θx关系方程。再次旋转平台调整入射角为θy，同理，在接收和发射端分别测出垂直极化太赫兹信号和水平极化太赫兹信号并计算出E⊥y、E//y后再次求其比值得到介质材料的介电常数ε和电导率σ与入射角θy关系方程。由于这两个比值都与介电常数和电导率有关的方程，联立方程可计算出介质材料的介电常数ε和电导率σ，最终依据复介电常数公式得到材料复介电常数，获得介质电磁参数的定性研究分析。
综上，本发明的一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测装置设计技术。该技术基于天线正交极化原理，建立可用于探测介质的介电常数、电导率的装置和方法。该探测装置主要由正交极化发射天线、旋转探测平台、正交极化接收天线三个部分组成。旋转台以不同的角度旋转多次，测量每次的发射和接收太赫兹垂直极化和水平极化信号比值处理之后再次做比，所得到的比值是关于介质介电常数和电导率的方程，联立方程即可测出介质的介电常数和电导率，进而得到介质材料的复介电常数，实现介质材料的电磁参数定性研究分析。该装置结构简单，测量方法易于实现，太赫兹频段的天线尺寸达到毫米级以下，小尺寸的天线可与CMOS电路集成在芯片内，具有小型、集成化及便携式的优良特性。超快激光和半导体技术的不断进步，极大地促进了太赫兹技术的发展，使得太赫兹在农业、工业、医疗以及军事等领域有着重要的研究意义和广阔的应用前景。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，基于垂直极化原理采用极化天线获取垂直极化电磁波接收信号与入射信号比值关系，推导垂直极化下该比值与入射角之间关系方程；
步骤2，基于水平极化原理获取相同入射角水平极化情况下电磁波接收信号与入射信号比值关系，推导水平极化该比值与入射角之间关系方程；
步骤3，在该探测入射角下,利用步骤1-2所得垂直极化太赫兹信号比值与水平极化太赫兹信号比值处理之后再次做比，获取介质材料的介电常数和介质电导率与进入介质的入射角之间的一种有效关系；
步骤4，通过旋转探测平台调整入射角，基于步骤1-3获取不同入射角θ下介质材料的介电常数ε和电导率σ与入射角θ关系方程；
步骤5，基于步骤4联立介电常数ε和电导率σ与不同入射角θ之间的关系方程，可知只有电常数ε和电导率σ为未知量，最终解出介电常数ε和电导率σ，利用已知公式求解介质材料复介电常数。
2.根据权利要求1所述的一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测方法，其特征在于：所述基于片上正交极化天线由三个部分组成，分别是用于发射水平极化、垂直极化波的正交极化发射天线，用于支撑介质以及改变旋转角度的旋转平台，用于接收水平极化垂直极化波的正交极化接收天线。
3.根据权利要求1所述的一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测方法，其特征在于：所述步骤1的具体过程包括：
步骤1.1，利用垂直极化下电磁场边界条件，分析介质没有极化衰减情况下电磁波进入介质层时电场磁场关系；
步骤1.2，获取垂直极化电场接收信号与入射信号比例关系，推导垂直极化下该比值与入射角之间关系：电磁波经介质面进入介质后会在另一介质面透射出去，进入介质的折射波以可以忽略的部分在介质内部反射，依据光学原理透射波在另一介质面仍以同一入射角透过介质；
步骤1.3，获取衰减损耗情况下垂直极化电磁波接收信号与入射信号比例关系，推导衰减下该比值与入射角之间关系，计算介质厚度为d的衰减情况下太赫兹电场强度接收与发射信号之比。
4.根据权利要求3所述的一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测方法，其特征在于：介质厚度为d的衰减情况下太赫兹电场强度接收与发射信号之比为：
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其中E”⊥为透射电场；为垂直极化进入介质层折射电场强度；α为衰减常数；Z01为空气阻抗，Z02为待求介质阻抗，θ1、θ2为入射角和折射角。
5.根据权利要求1所述的一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测方法，其特征在于：所述步骤2具体包括：
步骤2.1，利用水平极化下电磁场边界条件，分析介质没有极化损耗情况下电磁波进入介质层时电场磁场关系，获得水平极化下电场进入介质时折射波与入射角关系方程；
步骤2.2，获取水平极化电场接收信号与入射信号比例关系，推导水平极化下该比值与入射角之间关系方程：太赫兹波经介质面进入介质后会在另一介质面透射出去，进入介质的折射信号以可以忽略的部分在介质内部反射，依据光学原理折射波在另一介质面仍以同一入射角透过介质，利用极化接收天线接收有效信号；
步骤2.3，获取衰减损耗情况下水平极化太赫兹波接收信号与入射信号比例关系，推导衰减下该比值与入射角之间关系，计算介质厚度为d的衰减水平极化情况下太赫兹电场强度接收与发射信号的关系方程。
6.根据权利要求5所述的一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测方法，其特征在于：介质厚度为d的衰减水平极化情况下太赫兹电场强度接收与发射信号的关系方程为：
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其中E″//为透射水平极化透射场强；表示水平极化与入射电磁垂直的电场；α为衰减常数；Z01为空气阻抗，Z02为待求介质阻抗，θ1、θ2为入射角和折射角。
7.根据权利要求1所述的一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测方法，其特征在于：所述步骤3具体包括：
步骤3.1，结合步骤1-2垂直和水平极化条件及结果，将所得垂直极化和水平极化信号比值处理之后再次做比，获得垂直极化太赫兹信号与水平极化太赫兹信号比值方程；
步骤3.2，分析介质阻抗和折射角与介质材料的介电常数ε和电导率σ关系方程，分析入射角固定时，接收天线端的垂直极化太赫兹信号与水平极化太赫兹信号之比，获取介质材料的介电常数ε和电导率σ与进入介质的入射角之间的一种有效关系。
8.根据权利要求1所述的一种基于片上正交极化天线的太赫兹探测方法，其特征在于：所述步骤4具体包括：
步骤4.1，以入射角θx探测介质，获得介质材料的介电常数ε和电导率σ与入射角θx关系方程；
步骤4.2，以入射角θy探测介质，获得介质材料的介电常数ε和电导率σ与入射角θy关系方程。
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