CN112737667A - 面向空间通信的太赫兹实验的信号传输组件及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种面向空间通信的太赫兹实验的信号传输组件及面向空间通信的太赫兹实验装置，该信号传输组件包括：射频收发端，包括射频发射端及射频接收端；反射块，反射块远离射频收发端设置，且反射块包括第一反射面及第二反射面，第一反射面面向射频发射端设置，第二反射面面向射频接收端设置，射频发射端发射的信号经第一反射面反射至第二反射面，第二反射面将经第一反射面反射的信号反射至射频接收端。本申请能够保证在有限的空间范围内提供相应的视觉通路，继而实现太赫兹实验过程中信号的精准收发，并可提高组件的集成度，使得包括该信号传输组件的太赫兹通信装置适用于面向空间通信的太赫兹实验。

Description

面向空间通信的太赫兹实验的信号传输组件及装置

技术领域

本申请涉及空间通信实验技术领域，具体而言，涉及一种面向空间通信的太赫兹实验的信号传输组件及面向空间通信的太赫兹实验装置。

背景技术

现有技术中，由于太赫兹具有波段覆盖范围广，传输速度快等诸多优良特性，使得针对太赫兹通信的研究越来越多。目前，针对太赫兹通信的研究主要在地面进行。然而，由于大气中的水分对太赫兹具有较强的吸收作用，使得太赫兹在地面环境中其信号传输损耗较大。

基于空间中的特殊环境，从理论上其太赫兹在空间环境中传输时其信号传输损耗具有较大改善，从而太赫兹更加适用于空间通信。然而，由于空间通信对装置的尺寸结构具有较高的限制，因此，地面太赫兹通信装置并不适用于面向空间通信的太赫兹实验。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种面向空间通信的太赫兹实验的信号传输组件及装置，用以解决现有技术中地面太赫兹通信装置并不适用于面向空间通信的太赫兹实验的问题。

本申请提供一种面向空间通信的太赫兹实验的信号传输组件，包括：射频收发端，包括射频发射端及射频接收端；反射块，所述反射块远离所述射频收发端设置，且所述反射块包括第一反射面及第二反射面，所述第一反射面面向所述射频发射端设置，所述第二反射面面向所述射频接收端设置，所述射频发射端发射的信号经所述第一反射面反射至所述第二反射面，所述第二反射面将经所述第一反射面反射的信号反射至所述射频接收端。

本申请所提供的面向空间通信的太赫兹实验的信号传输组件，通过设置包括第一反射面及第二反射面的反射块，将反射块远离射频收发端设置，且第一反射面面向射频收发端设置，第二反射面面向射频接收端设置，射频发射端发射的信号经过第一反射面反射至第二反射面，第二反射面将经第一反射面反射的信号反射至射频接收端，从而在有限的空间范围内提供相应的视觉通路，继而实现太赫兹实验过程中信号的精准收发，并可提高组件的集成度，使得包括该信号传输组件的太赫兹通信装置适用于面向空间通信的太赫兹实验。

一实施例中，所述射频发射端的信号出射方向与所述射频接收端的信号入射方向平行，所述第一反射面与所述第二反射面垂直，所述第一反射面与所述第二反射面之间的夹角的角平分线经过所述信号出射方向与所述信号入射方向的垂直连线的中点。

本申请所提供的面向空间通信的太赫兹实验的信号传输组件，通过使得射频发射端的信号出射方向与射频接收端的信号入射方向平行，第一反射面与第二发射面垂直，且第一反射面与第二反射面之间的夹角的角平分线经过信号出射方向与信号入射方向的垂直连线的中点，能够保证太赫兹通信实验的信号通过传输路径进行收发。

一实施例中，所述反射块为金属材质，所述第一反射面及第二反射面均经过打磨处理。

本申请所提供的面向空间通信的太赫兹实验的信号传输组件，通过采用金属材质的反射块，且第一反射面及第二反射面经过打磨处理，能够减少漫反射，减少信号损耗。

一实施例中，所述射频发射端的端面与所述射频接收端的端面平行且不共面。

本申请所提供的面向空间通信的太赫兹实验的信号传输组件，通过使得射频发射端的端面与射频接收端的端面平行且不共面，能够在一定程度上增加信号传输路径的长度，利于开展面向空间通信的太赫兹实验。

本申请还提供一种面向空间通信的太赫兹实验装置，包括：外壳，内部形成有一收容空间，且所述外壳具有底板；前述信号传输组件，安装在所述收容空间内，所述射频收发端及所述反射块均安装在所述底板上。

一实施例中，所述外壳还包括与所述底板垂直连接的第一侧板，所述反射块位于所述第一侧板与所述射频收发端之间，所述太赫兹实验装置还包括调节件，所述调节件安装在所述第一侧板上，并连接至所述反射块，用于调节所述反射块与所述射频收发端之间的距离。

本申请所提供的面向空间通信的太赫兹实验装置，反射块设置在第一侧板与射频收发端之间，调节件安装在第一侧板上并连接至反射块，用于调节反射块与射频收发端之间的距离，使得用户能够根据实验需要调节太赫兹通信实验的信号传输距离，开展不同信号传输距离的太赫兹实验。

一实施例中，所述太赫兹实验装置还包括基带板卡，所述基带板卡安装在所述底板上，所述基带板卡包括信号发射端及信号接收端，所述信号发射端与所述射频发射端信号连接，所述信号接收端与所述射频接收端连接。

一实施例中，所述太赫兹实验装置还包括散热片，所述散热片夹设在所述基带板卡与所述底板之间。

本申请所提供的面向空间通信的太赫兹实验装置，通过在基带板卡与底板之间设置散热片，便于对基带板卡进行散热。

一实施例中，所述外壳还包括与所述底板相对设置的顶板，所述太赫兹实验装置还包括本振源，所述本振源固定在所述顶板上，所述本振源具有两个信号输出端，所述两个信号输出端分别与所述射频发射端及所述射频接收端连接。

一实施例中，所述太赫兹实验装置还包括控制板卡，所述控制板卡设置在所述基带板卡上，且位于所述本振源与所述基带板卡之间，所述控制板卡分别与所述本振源、所述基带板卡及所述射频收发端信号连接。

本申请的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本申请的其它特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一实施例提供的面向空间通信的太赫兹实验的信号传输组件的结构示意图。

图2为本申请一实施例提供的面向空间通信的太赫兹实验装置的侧视透视图。

图3为本申请一实施例提供的面向空间通信的太赫兹实验装置的俯视透视图。

图标：信号传输组件10；射频收发端11；反射块13；射频发射端111；射频接收端113；发射天线1111；第一射频主体1113；接收天线1131；第二射频主体1133；第一反射面131；第二反射面133；外壳20；底板21；第一侧板22；调节件101；第二侧板23；基带板卡30；散热片31；顶板24；本振源40。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，本申请一实施例提供一种面向空间通信的太赫兹实验的信号传输组件10。该信号传输组件10包括射频收发端11及反射块13。

射频收发端11包括射频发射端111及射频接收端113。图1所示实施例中，射频发射端111设置在射频接收端113上。

射频发射端111用于发射太赫兹波。本实施例中，射频发射端111包括发射天线1111及第一射频主体1113。第一射频主体1113与发射天线1111连接(例如，固定连接，可拆卸连接等)。发射天线1111位于第一射频主体1113与反射块13之间。本实施例中，第一射频主体1113可以内置有太赫兹分谐波混频器，用于对接收的通信信号进行倍频处理。发射天线1111可以是太赫兹天线。发射天线1111用于接收经第一射频主体1113进行倍频处理后的太赫兹波，并将所接收的太赫兹波发射出。

射频接收端113用于接收射频发射端111所发送的太赫兹波。射频接收端113包括接收天线1131及第二射频主体1133。接收天线1131与第二射频主体1133连接(例如，固定连接，可拆卸连接等)。接收天线1131位于第二射频主体1133与反射块13之间。本实施例中，第二射频主体1133可以内置有太赫兹分谐波混频器，用于对通信信号进行降频处理。接收天线1131可以是太赫兹天线。接收天线1131用于接收发射天线1111发射的太赫兹波，并将所接收的太赫兹波发送至第二射频主体1133。

本实施例中，发射天线1111设置在接收天线1131上，发射天线1111的中轴线与接收天线1131的中轴线相互平行，且发射天线1111的中轴线与接收天线1131的中轴线在同一平面上。这样可以使得其射频发射端111的信号出射方向与发射天线1111的中轴线对应，射频接收端113的信号入射方向与接收天线1131的中轴线对应，从而使得射频发射端111的信号出射方向与射频接收端113的信号入射方向相互平行；同时，还可以有效提高信号传输组件10结构的集成度，使得射频收发端11便于制作、定位安装。

可选地，射频发射端111的端面与射频接收端113的端面平行且不共面。通过使得射频发射端111的端面与射频接收端113的端面平行且不共面，能够在一定程度上增加信号传输路径的长度，有利于开展面向空间通信的太赫兹实验。本实施例中，射频发射端111的端面是指发射天线1111远离第一射频主体1113的一端的端面。射频接收端113的端面是指接收天线1131远离第二射频主体1133的一端的端面。

反射块13远离射频收发端11设置。

本实施例中，反射块13包括第一反射面131及第二反射面133。第一反射面131面向射频发射端111设置，且第一反射面131位于射频发射端111的信号出射方向上。第二反射面133面向射频接收端113设置，且第二反射面位于射频接收端113的信号入射方向的反向延长线上。射频发射端111发射的信号经第一反射面131反射至第二反射面133。第二反射面133将经第一反射面131反射的信号反射至射频接收端113。

具体地，第一反射面131面向发射天线1111设置，第二反射面133面向接收天线1131设置。第一射频主体1113发射的信号经发射天线1111发出，然后，经第一反射面131反射至第二反射面133。第二反射面133将经第一反射面131反射的信号反射至射频接收端113被接收天线1131接收，然后，发送给第二射频主体1133。

可选地，反射块13为金属材质，且第一反射面131及第二反射面133均经过打磨处理。由于反射块13采用金属材质，通过对第一反射面131及第二反射面133进行打磨处理，能够减少漫反射，减少信号损耗。

本实施例中，如图1，第一反射面131与第二反射面133垂直。第一反射面131与第二反射面133之间的夹角的角平分线经过射频发射端111的信号出射方向与射频接收端113的信号入射方向的垂直连线的中点。换言之，射频发射端111的信号出射方向与第一反射面131所呈夹角α与射频接收端113的信号入射方向的反向延长线与第二反射面133所呈夹角β相等，且第一反射面131与第二反射面133之间的夹角的角平分线与射频发射端111的信号出射方向的垂直距离和其与射频接收端113的信号入射方向的反向延长线的垂直距离相等。本实施例中，发射天线1111的中轴线沿朝向第一反射面131延长后与第一反射面131形成夹角α，接收天线1131的中轴线沿朝向第二反射面133延长后与第二反射面133形成夹角β，其中夹角α与夹角β相对，且夹角α与夹角β均为135°。由此，能够保证太赫兹通信实验的信号通过传输路径进行收发。

可选地，第一反射面131与第二反射面133相交。

可选地，射频发射端111的信号出射方向过第一反射面131的中心，且射频接收端113的信号入射方向的反向延长线过第二反射面133的中心。

可选地，沿图1中垂直于图面的方向，反射块13的宽度大于射频收发端11的宽度，且两者差距的绝对值小于预设值。预设值小于5cm。如此设置，便于在安装信号传输组件10时，实现反射块13与射频收发端11之间的对位。

本申请实施例所提供的面向空间通信的太赫兹实验的信号传输组件，通过设置包括第一反射面及第二反射面的反射块，将反射块远离射频收发端设置，且第一反射面面向射频收发端设置，第二反射面面向射频接收端设置，射频发射端发射的信号经过第一反射面反射至第二反射面，第二反射面将经第一反射面反射的信号反射至射频接收端，能够在有限的空间范围内进行太赫兹实验过程中的信号收发，从而提高组件的集成度，使得包括该信号传输组件的太赫兹通信装置适用于面向空间通信的太赫兹实验。

请一并参阅图2及图3，基于同一发明构思，本申请一实施例还提供一种面向空间通信的太赫兹实验装置100。该太赫兹实验装置100包括外壳20及前述信号传输组件10。外壳20内部形成有一收容空间。信号传输组件10安装在该收容空间内。

本实施例中，外壳20可以是多个板体围合起来所形成的封闭式的长方体结构。外壳20具有底板21。射频收发端11及反射块13均安装在底板21上。

本实施例中，外壳20还包括与底板21垂直连接的第一侧板22。反射块13位于第一侧板22与射频收发端11之间。太赫兹实验装置100还包括调节件101。调节件101安装在第一侧板22上，并连接至反射块13，用于调节反射块13与射频收发端11之间的距离。通过调节件101，用户能够根据实验需要调节太赫兹通信实验的信号传输距离，开展不同信号传输距离的太赫兹实验。

可选地，调节件101可以为螺钉。螺钉的螺杆部的延伸方向与第一反射面131和第二反射面133之间的夹角的角平分线平行。第一侧板22上可以设置有穿孔，对应地，反射块13与第一发射面131及第二反射面133相背的一侧可以开设有安装孔，通过调节螺钉穿过穿孔后伸入安装孔中的距离，来调节反射块13与射频收发端11之间的距离。可以理解，调节件101的数量可以为多个，以避免在调节过程中反射块13发生偏转。另外，调节件101还能够在一定程度上起到固定反射块13的作用。

本实施例中，外壳20还包括与底板21及第一侧板22均垂直连接的第二侧板23。射频收发端11及反射块13均安装在底板21上，且均靠近第二侧板23设置。如此设置，可以在将信号传输组件10安装至收容空间中时，借由第二侧板23辅助射频收发端11与反射块13之间的对位。

本实施例中，太赫兹实验装置100还包括基带板卡30。基带板卡30安装在底板21上，且与信号传输组件10并列间隔设置。

可选地，底板21上可以设置有多个支柱(图未示)，基带板卡30安装于该多个支柱上。示例性地，基带板卡30上对应多个支柱设置有安装孔，通过将支柱插入相应的安装孔中，实现将基带板卡30安装至底板21上。

基带板卡30包括信号发射端及信号接收端(图未示)。信号发射端可以包括DAC(数模转换)芯片。信号接收端可以包括ADC(模数转换)芯片。信号发射端与射频发射端111信号连接，信号接收端与射频接收端113信号连接。具体地，信号发射端与第一射频主体1113信号连接，信号接收端与第二射频主体1133信号连接。可以理解，只要能够实现信号发射端与射频发射端111的信号连接，以及信号接收端与射频接收端113的信号连接即可，本申请对实现信号连接的具体方式不作限定，例如，可以通过数据线实现信号连接。

可选地，太赫兹实验装置100还包括散热片31。散热片31夹设在基带板卡30与底板21之间。通过将散热片31夹设在基带板卡30与底板21之间，便于对基带板卡进行散热，将基带板卡30所产生的热量通过散热片31及底板21传导至外界。

可选地，散热片31可以是散热铜片，且散热片31的形状可以呈圆形。

可选地，散热片31上对应多个支柱开设有多个穿孔。通过将支柱穿过散热片31上对应的穿孔后，插入到基带板卡30上的相应安装孔，实现将散热片夹设在基带板卡30与底板21之间。可以理解，底板21上的支柱可以采用螺钉替代。

可选地散热片31的尺寸小于基带板卡30的尺寸。

本实施例中，外壳20还包括与底板21相对设置的顶板24。太赫兹实验装置100还包括本振源40。本振源40固定在顶板24上。示例性地，顶板24上可以设置有多个支柱，本振源40安装在该多个支柱上。本振源40安装在顶板24的多个支柱上的具体实现方式与基带板卡30安装在底板21上的多个支柱上的具体实现方式类似，在此不再赘述。

可选地，本振源40向底板21的垂直投影与基带板卡30向底板21的垂直投影部分或完全重合，由此，有助于减小太赫兹实验装置100的结构尺寸。

本振源40具有两个信号输出端(图未示)。两个信号输出端分别与射频发射端111及射频接收端113信号连接。具体地，两个信号输出端分别与第一射频主体1113及第二射频主体1133信号连接。可以理解，只要能够实现本振源40的两个信号输出端与射频发射端111及射频接收端113之间的信号连接即可，本申请对实现信号连接的具体方式不作限定，例如，可以通过数据线实现信号连接。

本实施例中，太赫兹实验装置100还包括控制板卡(图未示)。控制板卡用于对太赫兹实验装置的整体工作进行控制。控制板卡设置在基带板卡30上，且位于本振源40与基带板卡30之间。控制板卡分别与本振源40、基带板卡30及射频收发端13信号连接。可选地，控制板卡向底板21的垂直投影与基带板卡30向底板21的垂直投影重合，由此，有助于减小太赫兹实验装置100的结构尺寸。

可以理解，太赫兹实验装置100还包括电源模块(图未示)。电源模块与控制板卡信号连接。控制板卡用于根据各用电部件(例如，本振源40，基带板卡30，射频收发端13等)的额定电压，将电源模块提供的电能转换为相应部件所需的额定电压，并对其提供电能。

接下来，对太赫兹实验装置100的工作过程进行简要介绍。

控制板卡驱动基带板卡30的信号发射端发出通信信号至第一射频主体1113，本振源40与第一射频主体1113信号连接的信号输出端输出高频信号对该通信信号进行倍频，生成实验信号，实验信号经发射天线1111发出，在依次被第一反射面1331及第二反射面1333反射后，被接收天线1131接收，并通过第二射频主体1133及与第二射频主体1133信号连接的信号接收端回到基带板卡30，完成通信实验。

具体地，基带板卡30在控制板卡的驱动下，对数据信息进行编码，调制等算法处理，并通过信号发射端的DAC(数模转换)芯片转换成模拟信号(即，通信信号)，并将该模拟信号输出至第一射频主体1113。第一射频主体1113利用太赫兹分谐波混频器基于本振源的高频信号将该模拟信号上变频至太赫兹频段形成太赫兹波，然后，通过发射天线1111将太赫兹波发出。太赫兹波在经过第一反射面1331及第二反射面1333反射后，由接收天线1131接收，输入到第二射频主体1133，由该处的太赫兹分谐波混频器下变频至中频，下变频后的通信信号经过基带板卡30的信号接收端的ADC芯片采样后，经过基带板卡30进行译码、解调等处理恢复到原始数据序列，并验证整段序列的误码率。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种面向空间通信的太赫兹实验的信号传输组件，其特征在于，包括：

射频收发端，包括射频发射端及射频接收端；

反射块，所述反射块远离所述射频收发端设置，且所述反射块包括第一反射面及第二反射面，所述第一反射面面向所述射频发射端设置，所述第二反射面面向所述射频接收端设置，所述射频发射端发射的信号经所述第一反射面反射至所述第二反射面，所述第二反射面将经所述第一反射面反射的信号反射至所述射频接收端。

2.如权利要求1所述的信号传输组件，其特征在于，所述射频发射端的信号出射方向与所述射频接收端的信号入射方向平行，所述第一反射面与所述第二反射面垂直，所述第一反射面与所述第二反射面之间的夹角的角平分线经过所述信号出射方向与所述信号入射方向的垂直连线的中点。

3.如权利要求1所述的信号传输组件，其特征在于，所述反射块为金属材质，所述第一反射面及第二反射面均经过打磨处理。

4.如权利要求1至3任一项所述的信号传输组件，其特征在于，所述射频发射端的端面与所述射频接收端的端面平行且不共面。

5.一种面向空间通信的太赫兹实验装置，其特征在于，包括：

外壳，内部形成有一收容空间，且所述外壳具有底板；

如权利要求1至4任一项所述的信号传输组件，安装在所述收容空间内，所述射频收发端及所述反射块均安装在所述底板上。

6.如权利要求5所述的太赫兹实验装置，其特征在于，所述外壳还包括与所述底板垂直连接的第一侧板，所述反射块位于所述第一侧板与所述射频收发端之间，所述太赫兹实验装置还包括调节件，所述调节件安装在所述第一侧板上，并连接至所述反射块，用于调节所述反射块与所述射频收发端之间的距离。

7.如权利要求5所述的太赫兹实验装置，其特征在于，所述太赫兹实验装置还包括基带板卡，所述基带板卡安装在所述底板上，所述基带板卡包括信号发射端及信号接收端，所述信号发射端与所述射频发射端信号连接，所述信号接收端与所述射频接收端连接。

8.如权利要求7所述的太赫兹实验装置，其特征在于，所述太赫兹实验装置还包括散热片，所述散热片夹设在所述基带板卡与所述底板之间。

9.如权利要求7或8所述的太赫兹实验装置，其特征在于，所述外壳还包括与所述底板相对设置的顶板，所述太赫兹实验装置还包括本振源，所述本振源固定在所述顶板上，所述本振源具有两个信号输出端，所述两个信号输出端分别与所述射频发射端及所述射频接收端连接。

10.如权利要求9所述的太赫兹实验装置，其特征在于，所述太赫兹实验装置还包括控制板卡，所述控制板卡设置在所述基带板卡上，且位于所述本振源与所述基带板卡之间，所述控制板卡分别与所述本振源、所述基带板卡及所述射频收发端信号连接。

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