CN117579167B - 6g波段浓雾环境探测及通讯*** - Google Patents

6g波段浓雾环境探测及通讯*** Download PDF

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Abstract

本申请公开了6G波段浓雾环境探测及通讯***，包括：信号发射模块和探测模块；信号发射模块由花瓣形散射辐射天线和定向辐射天线两个部分组成；将飞秒激光入射到分光板中，飞秒激光被分成多束后入射到信号发射模块中；在花瓣形散射辐射天线上施加10 V左右的启动电压，花瓣形散射辐射天线开始辐射太赫兹信号；探测模块收集受到物体反射之后的太赫兹信号，并产生相应的电信号，将电信号施加到定向辐射天线上；定向辐射天线产生带有探测物体信息的调制后的目标信号，并将目标信号发射出去。本申请可以在浓雾等能见度低的环境下实现高精度的探测，又可以实现将探测数据实时传输出去，实现与其他6G智能终端互联。

Description

6G波段浓雾环境探测及通讯***
技术领域
本申请属于通信技术领域，特别涉及一种6G波段浓雾环境探测及通讯***。
背景技术
目前与6G波段浓雾环境探测相关的技术方案主要分为两大类：利用光信号的智能终端互联和基于可见光的探测阵列。然而，可见光作为探测波段存在两个问题：1、可见光无法穿过雾和沙尘等环境；2、可见光作为探测波段无法实现将探测信号直接与通讯网络相连；另外，利用微波进行探测也存在两个问题：1、虽然微波能穿透迷雾等环境，但是探测精度受限于衍射极限和波长，因此精度不高；2、无法将数据与其他终端设备实时通讯传输，还需要转换***。
针对上述问题，提出本申请的6G波段浓雾环境探测及通讯***。
发明内容
为了解决所述现有技术的不足，本申请提供了6G波段浓雾环境探测及通讯***，能够利用6G信号源频率实现探测和成像的功能，并且能够直接将信息传输出去，本申请的6G波段浓雾环境探测及通讯***是能够实现探测和传递相结合的智能终端***，主要面向6G物联网边缘智能应用。
本申请所要达到的技术效果通过以下方案实现：
第一方面，本申请实施例提供6G波段浓雾环境探测及通讯***，包括：
信号发射模块和探测模块；所述信号发射模块由花瓣形散射辐射天线和定向辐射天线两个部分组成；
将飞秒激光入射到一个分光板中，所述飞秒激光被分成多束，被分成多束的所述飞秒激光入射到所述信号发射模块中；
在所述花瓣形散射辐射天线上施加10 V左右的启动电压，所述花瓣形散射辐射天线开始辐射太赫兹信号，并散射到周围环境中；
所述探测模块收集受到物体反射之后的所述太赫兹信号，并产生相应的电信号，将所述电信号施加到所述定向辐射天线上；
所述定向辐射天线产生带有探测物体信息的调制后的目标信号，并将所述目标信号发射出去。
在一些实施例中，所述花瓣形散射辐射天线和所述定向辐射天线均由天线辐射单元构成；其中，
所述天线辐射单元的制备方法包括：在Si基板上生长5um厚的外尔半导体层，并在所述外尔半导体层上利用蒸镀或者磁控溅射法制备∑形状的电极，所述电极的两个锐角为60度，钝角为120度，两个相对的∑形状的所述电极之间的间距为13um。
在一些实施例中，所述花瓣形散射辐射天线，包括：每组的八个天线辐射单元，所述八个单元围成一个圆周，相邻两个所述天线辐射单元的中心线之间的夹角为45度。
在一些实施例中，所述花瓣形散射辐射天线，还包括：喇叭口，所述喇叭口的材质为铜，所述喇叭口的形状为三棱柱形状，所述喇叭口的厚度为2mm，所述三棱柱形状的正面的三角形的尺寸为5mm*5mm*10mm，相邻的所述三棱柱形状之间的间距为3mm，所述喇叭口设置于所述花瓣形散射辐射天线上方。
在一些实施例中，所述定向辐射天线包括：一个直径为5mm的聚四氟乙烯透镜，以及一个铜制的圆柱形接口，所述圆柱形接口的直径为3mm且长度为10mm，所述圆柱形接口设置于所述聚四氟乙烯透镜的上方。
在一些实施例中，所述探测模块的制备方法包括：对5mm厚的Si基板进行刻蚀分区，每一分区的大小为100um*100um，利用激光直写的方法加工凹槽作为导线进行电学互联，并利用掩模版磁控溅射金属，制备成互联模块。
在一些实施例中，所述探测模块的制备方法还包括：在所述互联模块上制备一层20nm厚的金层，再制备一层300nm厚的半导体层以及制备一层50nm厚的半金属层，最后再制备一层SiO2层。
在一些实施例中，所述飞秒激光为1um~4 um的飞秒激光器产生的500 mW以上的激光，且所述定向辐射天线上施加的启动电压由所述探测模块提供。
在一些实施例中，所述凹槽的宽度为8um，深度为2um。
在一些实施例中，所述外尔半导体层为Te。
通过本申请实施例提供的6G波段浓雾环境探测及通讯***，是集成信号传输与探测为一体的电荷耦合器件CCD，既可以在浓雾等能见度低的环境下实现高精度的探测，又可以将探测数据实时传输出去，实现与其他6G智能终端互联。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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的附图。
图1为本申请一实施例中的6G波段浓雾环境探测及通讯***的结构示意图一；
图2为本申请一实施例中的6G波段浓雾环境探测及通讯***的结构示意图二；
图3为本申请一实施例中的花瓣形散射辐射天线的结构示意图一；
图4为本申请一实施例中的花瓣形散射辐射天线的结构示意图二；
图5为本申请一实施例中的定向辐射天线的结构示意图；
图6为本申请一实施例中的电子设备的示意框图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，除非另外定义，本申请一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
下面结合附图，详细说明本申请的各种非限制性实施方式。
首先，参照图1，对本申请的6G波段浓雾环境探测及通讯***进行详细说明：
如图1所示，本申请实施例提供6G波段浓雾环境探测及通讯***，包括：
信号发射模块和探测模块。
示例性地，信号发射模块主要承担两个作用：
1、产生6G信号并定向发射，以实现与其他智能6G终端的互联；
2、产生散射的6G信号，用于给探测器提供主动源。
示例性地，探测模块主要由大面积的半导体异质结膜组成。
具体地，所述信号发射模块由花瓣形散射辐射天线和定向辐射天线两个部分组成；
将飞秒激光入射到一个分光板中，所述飞秒激光被分成多束，被分成多束的所述飞秒激光入射到所述信号发射模块中；
在所述花瓣形散射辐射天线上施加10 V左右的启动电压，所述花瓣形散射辐射天线开始辐射太赫兹信号，并散射到周围环境中；
所述探测模块收集受到物体反射之后的所述太赫兹信号，并产生相应的电信号，将所述电信号施加到所述定向辐射天线上；
所述定向辐射天线产生带有探测物体信息的调制后的目标信号，并将所述目标信号发射出去。
示例性地，并将所述目标信号发射出去，与其他6G智能终端相连接，实现探测和传输一体的功能。
图2示出了本申请的6G波段浓雾环境探测及通讯***的另一示例结构，如图2所示，其中1表示飞秒激光源，2表示分光板或者是分束器，3表示花瓣形散射辐射天线，4表示样品，5表示探测模块，6表示信号源辐射模块，7表示调制信号源。
上述实施例中的6G波段浓雾环境探测及通讯***可以实现本申请中的6G波段的探测和通信方法及功能，实现与其他6G智能终端互联。
在一些实施例中，所述花瓣形散射辐射天线和所述定向辐射天线均由天线辐射单元构成；
示例性地，所述天线辐射单元的制备方法包括：在Si基板上生长5um厚的外尔半导体层，并在所述外尔半导体层上利用蒸镀或者磁控溅射法制备∑形状（如图3所示）的电极，所述电极的两个锐角为60度，钝角为120度，两个相对的∑形状的所述电极之间的间距为13um。
如图3所示，11表示基底，其可以例如是Si基板，基底上面形成了多个∑形状的电极，即图中的22表示∑形状的电极。
具体地，所述电极尺寸可以例如为每一条边的长为5um宽为1um，此处为示例性的，本领域技术人员所熟知的其他能够实现的尺寸也可以应用于此。
在一些实施例中，所述花瓣形散射辐射天线，包括：每组的八个天线辐射单元，八个天线辐射单元围成一个圆周，相邻两个所述天线辐射单元的中心线之间的夹角为45度；如图4中的33表示花瓣形散射辐射天线的结构，其中每个三角形的尺寸可以例如为5mm*5mm*10mm，相邻的三角形的间距可以为3mm。
在一些实施例中，所述花瓣形散射辐射天线，还包括：喇叭口，所述喇叭口的材质为铜，所述喇叭口的形状为三棱柱形状，所述喇叭口的厚度为2mm，所述三棱柱形状的正面的三角形的尺寸为5mm*5mm*10mm，相邻的所述三棱柱形状之间的间距为3mm，所述喇叭口设置于所述花瓣形散射辐射天线上方。
具体地，所述喇叭口为金属性的，此处示例其可以为铜，也可以是其他的本领域所熟知的金属。
在一些实施例中，所述定向辐射天线包括：一个直径为5mm的聚四氟乙烯透镜，以及一个铜制的圆柱形接口，所述圆柱形接口的直径为3mm且长度为10mm，所述圆柱形接口设置于所述聚四氟乙烯透镜的上方；如图5所示，44表示聚四氟乙烯透镜，55表示花瓣形散射辐射天线。
在一些实施例中，所述探测模块的制备方法包括：对5mm厚的Si基板进行刻蚀分区，每一分区的大小为100um*100um，利用激光直写的方法加工凹槽作为导线进行电学互联，并利用掩模版磁控溅射金属，制备成互联模块。
在一些实施例中，所述探测模块的制备方法还包括：在所述互联模块上制备一层20nm厚的金层，再制备一层300nm厚的半导体层以及制备一层50nm厚的半金属层，最后再制备一层SiO2层。
具体地，上述的制备方法为蒸镀或者磁控溅射。
在一些实施例中，所述飞秒激光为1um~4 um的飞秒激光器产生的500 mW以上的激光，且所述定向辐射天线上施加的启动电压由所述探测模块提供。
在一些实施例中，所述凹槽的宽度为8um，深度为2um。
在一些实施例中，所述外尔半导体层为Te。
利用本申请设计的集成信号传输与探测为一体的6G波段浓雾环境探测及通讯***及***，既可以实现浓雾等能见度低的环境下的高精度探测，又可以将探测数据实时传输出去，实现与其他6G智能终端互联。
需要说明的是，本申请一个或多个实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本申请一个或多个实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
需要说明的是，上述对本申请特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
基于同一发明构思，与上述任意实施例的***相对应的，本申请还公开一种电子设备；
具体地，图6示出了本实施例所提供的实现6G波段浓雾环境探测及通讯***执行的方法的电子设备的硬件结构示意图， 该设备可以包括：处理器410、存储器420、输入/输出接口430、通信接口440和总线 450。其中，处理器410、存储器420、输入/输出接口430和通信接口440通过总线450实现彼此之间在设备内部的通信连接。
处理器410可以采用通用的CPU（Central Processing Unit，中央处理器）、微处理器、应用专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本申请实施例所提供的技术方案。
存储器420可以采用ROM（Read Only Memory，只读存储器）、RAM（Random AccessMemory，随机存取存储器）、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器420可以存储操作***和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本申请实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器420中，并由处理器410来调用执行。
输入/输出接口430用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入/输出模块可以作为组件配置在设备中（图中未示出），也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
通信接口440用于连接通信模块（图中未示出），以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式（例如，USB、网线等）实现通信，也可以通过无线方式（例如，移动网络、WIFI、蓝牙等）实现通信。
总线450包括一通路，在设备的各个组件（例如，处理器410、存储器420、输入/输出接口430和通信接口440）之间传输信息。
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器410、存储器420、输入/输出接口430、通信接口440以及总线450，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本申请实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
上述实施例的电子设备用于实现前述任一实施例中相应的实现6G波段浓雾环境探测及通讯***执行的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请一个或多个实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的实现6G波段浓雾环境探测及通讯***执行的方法。
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存（PRAM）、静态随机存取存储器（SRAM）、动态随机存取存储器（DRAM）、其他类型的随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器（CD-ROM）、数字多功能光盘（DVD）或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
上述实施例的存储介质存储的计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的实现6G波段浓雾环境探测及通讯***执行的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本申请一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路（IC）芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以避免使本申请一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本申请一个或多个实施例的平台的（即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内）。在阐述了具体细节（例如，电路）以描述本申请的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本申请一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本申请的具体实施例对本申请进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构（例如，动态RAM（DRAM））可以使用所讨论的实施例。
本申请一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、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 (8)

1.一种6G波段浓雾环境探测及通讯***，其特征在于，所述***包括：
信号发射模块和探测模块；所述信号发射模块由花瓣形散射辐射天线和定向辐射天线两个部分组成；
将飞秒激光入射到一个分光板中，所述飞秒激光被分成多束，被分成多束的所述飞秒激光入射到所述信号发射模块中；
在所述花瓣形散射辐射天线上施加10 V左右的启动电压，所述花瓣形散射辐射天线开始辐射太赫兹信号，并散射到周围环境中；
所述探测模块收集受到物体反射之后的所述太赫兹信号，并产生相应的电信号，将所述电信号施加到所述定向辐射天线上；
所述定向辐射天线产生带有探测物体信息的调制后的目标信号，并将所述目标信号发射出去；
所述花瓣形散射辐射天线和所述定向辐射天线均由天线辐射单元构成；其中，
所述天线辐射单元的制备方法包括：在Si基板上生长5um厚的外尔半导体层，并在所述外尔半导体层上利用蒸镀或者磁控溅射法制备∑形状的电极，所述电极的两个锐角为60度，钝角为120度，两个相对的∑形状的所述电极之间的间距为13um；
所述花瓣形散射辐射天线，包括：每组的八个天线辐射单元，所述八个天线辐射单元围成一个圆周，相邻两个所述天线辐射单元的中心线之间的夹角为45度。
2.如权利要求1所述的6G波段浓雾环境探测及通讯***，其特征在于，所述花瓣形散射辐射天线，还包括：喇叭口，所述喇叭口的材质为铜，所述喇叭口的形状为三棱柱形状，所述喇叭口的厚度为2mm，所述三棱柱形状的正面的三角形的尺寸为5mm*5mm*10mm，相邻的所述三棱柱形状之间的间距为3mm，所述喇叭口设置于所述花瓣形散射辐射天线上方。
3.如权利要求1所述的6G波段浓雾环境探测及通讯***，其特征在于，所述定向辐射天线包括：一个直径为5mm的聚四氟乙烯透镜，以及一个铜制的圆柱形接口，所述圆柱形接口的直径为3mm且长度为10mm，所述圆柱形接口设置于所述聚四氟乙烯透镜的上方。
4.如权利要求1所述的6G波段浓雾环境探测及通讯***，其特征在于，所述探测模块的制备方法包括：对5mm厚的Si基板进行刻蚀分区，每一分区的大小为100um*100um，利用激光直写的方法加工凹槽作为导线进行电学互联，并利用掩模版磁控溅射金属，制备成互联模块。
5.如权利要求4所述的6G波段浓雾环境探测及通讯***，其特征在于，所述探测模块的制备方法还包括：在所述互联模块上制备一层20nm厚的金层，再制备一层300nm厚的半导体层以及制备一层50nm厚的半金属层，最后再制备一层SiO2层。
6.如权利要求1所述的6G波段浓雾环境探测及通讯***，其特征在于，所述飞秒激光为1um~4 um的飞秒激光器产生的500 mW以上的激光，且所述定向辐射天线上施加的启动电压由所述探测模块提供。
7.如权利要求5所述的6G波段浓雾环境探测及通讯***，其特征在于，所述凹槽的宽度为8um，深度为2um。
8.如权利要求1所述的6G波段浓雾环境探测及通讯***，其特征在于，所述外尔半导体层为Te。
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