利用介电谐振器提升太赫兹（THz）天线的性能，并通过机器学习方法预测其带宽，以应用于6G通信技术

《Scientific Reports》：Performance enhancement of THz antenna with dielectric resonator and prediction bandwidth using machine learning approach for 6G applications

　　

摘要

6G应用对超低延迟和超宽带的需求要求在介质谐振器天线设计方面找到高效的解决方案。本文介绍了利用机器学习方法提升太赫兹频段介质谐振器天线性能的研究成果。该天线采用聚酰亚胺基材制造，尺寸仅为58×73微米2。在贴片上放置了一个矩形硅介质谐振器（介电常数ε_r为11.9），以提升其性能。该天线展示了4.3936 THz的宽频带、4.59 THz时的最大增益6.02 dBi以及77.19%的效率，并具有出色的辐射特性和良好的匹配度。此外，还运用多种机器学习方法根据不同天线参数预测频带宽度。评估机器学习模型时采用了方差得分、R2、均方误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）和均方误差（MSE）等指标。在测试的五种模型中，K-最近邻（KNN）模型具有最低的误差值（MAE为0.000808、MSE为0.000002、RMSE为0.00135），并且在频带宽度预测方面的R2值最高，达到0.9647。通过电磁仿真和基于机器学习的预测验证，这种太赫兹介质谐振器天线因其优异的阻抗和辐射匹配性能，成为6G太赫兹应用的理想选择。