本发明属于太赫兹通信领域，具体为一种紧凑排布的太赫兹相控阵天线及组合相控阵天线。
背景技术：
1、太赫兹波是指频率在0.1thz到10thz的电磁波，波长在0.03mm到3mm之间，兼具微波和红外波之间的两个波段的中间特性，具有具有低量子能量、大带宽、良好的穿透性等特点，适用于生物成像、thz波谱快速检测、高速通信、穿墙雷达等应用。随着对太赫兹技术研究的深入，与太赫兹相关太赫兹器件、天线也逐渐成为研究的热点。在太赫兹频段中，220ghz附近为一个通信大气窗口，适用于高速通信系统。由于太赫兹在大气中传输信号衰减较大，在相同的辐射功率下其传输距离原小于微波频段,因此需要高增益天线系统来对抗路径损耗。
2、相控阵天线是一个功能集成的复杂系统，通过在无源天线阵列后端加载放大器、移相器等有源电调器件对每个天线分别进行幅度和相位控制，来实现高增益、低副瓣、快速波束扫描等功能，广泛应用于各种雷达和通信系统中。为保证大角度波束扫描能力并抑制栅瓣，天线阵的布阵间距一般要小于半个工作波长，在有限的布阵空间下，每一路天线后端需要连接较为复杂的有源馈电网络，这在微波频段人们已经有了众多成熟的解决方案，但在太赫兹频段，受工艺条件、基板厚度、损耗特性、有源器件等因素影响，存在结构复杂、难以进一步小型化、且集成度不高等诸多问题。
3、如公开号为cn115548702a的中国专利，公开的一种毫米波太赫兹一维相控阵天线，天线形式为基片集成波导缝隙天线阵列，将多个缝隙天线阵列并排组阵，可以实现在组阵方向上的波束扫描功能。所提出的相控阵受天线形式和复杂馈电网络的限制，无法进一步实现二维的波束扫描。
4、又如公开号为cn111244624a的中国专利，公开的一种基片集成波导馈电的寄生贴片阵列天线，具有剖面低、体积小、易于平面电路集成的优点。但是该天线阵列只有一路公分馈电，天线的波束固定，无法进行波束扫描。
5、再如公开号为cn116895951a的中国专利，公开的一种紧凑型高增益太赫兹对角喇叭阵列天线，具有宽带、高增益、结构紧凑、口径空间利用率高、旁瓣和栅瓣较低等特点。但是该天线阵也是由公分网络进行馈电，只能产生定波束，无法进行扫描。另外，复杂的波导馈电网络对加工工艺提出了很高的挑战。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种紧凑排布太赫兹相控阵天线及组合相控阵天线，具有结构简单、紧凑、易于加工、以及集成度高等优点，且适用于二维的波束扫描。
2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种紧凑排布太赫兹相控阵天线，包括天线阵列结构、基片同轴线馈电网络和过渡连接网络；天线阵列结构通过基片同轴线馈电网络与过渡连接网络连接；
4、所述天线阵列结构包括多个呈m行×n列排列成的天线单元结构，每个天线单元结构均包括第一基片集成同轴线馈电结构和天线本体；天线本体层叠在第一基片集成同轴线馈电结构的上方，包括上金属层、层叠在上金属层之上的上介质层；上介质层沿周向设多个贯穿上下表面的第一金属化通孔，其上表面设环形金属片和辐射单元；环形金属片设于第一金属化通孔的正上方；辐射单元设于环形金属片内，包括两个梯形贴片，两个梯形贴片并排镜像设置且留有间隙；上金属层对应两个梯形贴片的间隙位置设缝隙结构。
5、进一步的，所述第一基片集成同轴线馈电结构包括从下向上依次层叠设置的下金属层、下介质层、中间金属层、中间介质层和上金属层；
6、所述中间金属层上设有贯穿该金属层的槽型结构和第二金属化通孔；槽型结构用于隔离外导体和内导体，为一个开口环形槽，其开口两端各连接一个延伸至中间金属层一侧边沿的矩形槽；第二金属化通孔沿槽型结构周向设置，且位于槽型结构外侧，其顶部贯穿中间介质层，底部贯穿下层介质层。
7、进一步的，所述环形金属片为方环形金属片；所述开口环形槽为开口方环槽。
8、进一步的，所述缝隙结构为矩形缝隙结构。
9、进一步的，所述过渡连接网络由多个过渡结构组成，每个过度结构均包括第二基片集成同轴线和矩形波导；第二基片集成同轴线与第一基片集成同轴线结构相似，其区别在于第二基片集成同轴线内导体设有耦合贴片和匹配枝节，其中：耦合贴片设于下金属层上，匹配枝节设于中间金属层上，且匹配枝节与耦合贴片在垂直方向对齐；矩形波导与第二基片集成同轴线之间通过耦合贴片耦合。
10、进一步的，所述下介质层、中间介质层和上介质层均为石英介质基板。
11、一种紧凑排布的太赫兹组合相控阵天线，由多对上述紧凑排布太赫兹相控阵天线呈镜像阵列布置。
12、本发明提供的一种紧凑排布的太赫兹相控阵天线，是由多个天线单元结构呈m行×n列排列组成，每个天线单元结构均采用基片集成同轴线进行馈电，通过设于上金属层的缝隙结构辐射并耦合，激励缝隙结构及其上方的两个并排镜像设置的梯形贴片，使其等效为磁电偶极子天线，有效克服了太赫兹频段低介电常数、高厚度基板带来的高次模式和严重表面波的问题，具有低回波损耗和宽带宽波束的优秀辐射特性。在天线单元结构中通过在天线本体中引入具有接地作用的环形金属片提高隔离度。通过在第一基片集成同轴线馈电结构中开口环形槽的两端各连接一个延伸至中间金属层一侧边沿的矩形槽，使得端口位于整体结构的其中一侧，便于实现紧凑的阵列排布和馈电结构引出，适用于二维波束扫描相控阵天线部分的集成化紧凑化设计。
13、此外，通过设计过渡连接结构解决了因前端有源电路的体积远大于天线阵面，导致的传输路径布局复杂问题，简化了制作工艺。由于在过渡结构的基片集成同轴线内导体中增加了匹配枝节和耦合耦合贴片，保证了太赫兹波低损耗传输。
1.一种紧凑排布太赫兹相控阵天线，其特征在于：包括天线阵列结构、基片同轴线馈电网络和过渡连接网络；天线阵列结构通过基片同轴线馈电网络与过渡连接网络连接；
2.根据权利要求1所述的一种紧凑排布太赫兹相控阵天线，其特征在于：所述第一基片集成同轴线馈电结构包括从下向上依次层叠设置的下金属层、下介质层、中间金属层、中间介质层和上金属层；
3.根据权利要求2所述的一种紧凑排布太赫兹相控阵天线，其特征在于：所述环形金属片为方环形金属片；所述开口环形槽为开口方环槽。
4.根据权利要求1所述的一种紧凑排布太赫兹相控阵天线，其特征在于：所述缝隙结构为矩形缝隙结构。
5.根据权利要求1所述的一种紧凑排布太赫兹相控阵天线，其特征在于：所述过渡连接网络由多个过渡结构组成，每个过度结构均包括第二基片集成同轴线和矩形波导；第二基片集成同轴线与第一基片集成同轴线结构相似，其区别在于第二基片集成同轴线内导体设有耦合贴片和匹配枝节，其中：耦合贴片设于下金属层上，匹配枝节设于中间金属层上，且匹配枝节与耦合贴片在垂直方向对齐；矩形波导与第二基片集成同轴线之间通过耦合贴片耦合。
6.根据权利要求2所述的一种紧凑排布太赫兹相控阵天线，其特征在于：所述下介质层、中间介质层和上介质层均为石英介质基板。
7.一种紧凑排布的太赫兹组合相控阵天线，由多对如权利要求1所述的一种紧凑排布太赫兹相控阵天线呈镜像阵列布置。
