一种过渡结构及其应用、双模谐振波导激励方法技术

本公开提供了一种基于接地共面波导

【技术实现步骤摘要】
一种过渡结构及其应用、双模谐振波导激励方法


[0001]本公开涉及太赫兹系统
，具体涉及一种过渡结构及其应用、双模谐振波导激励方法。

技术介绍

[0002]微机械封装是发展太赫兹多像素外差阵列仪器和其他先进太赫兹系统的最佳选择。矩形波导由于其优异的耐久性和低插入损耗的优点，被认为是太赫兹封装最合适的接口。传统的计算机数控金属加工仍然可以用于组件和简单的单像素接收器制造，但当需要高度紧凑和集成系统时就不足了。将电路组件垂直安装是一种可行的解决方案，因为本振和中频路径可以移动到垂直维度，可以为这些基于波导的前端接收器组件(如倍频器和混频器)提供更高的电路密度。
[0003]在这些垂直结构的有源和无源模块中，矩形波导接口与平面有源电路之间的互连对传输性能起着至关重要的作用。接地共面波导在平面微波电路中具有较低的高频辐射损耗，因此得到了广泛的应用。因此，从接地共面波导平面电路到矩形波导立体组件的垂直连接和过渡对于整个太赫兹模块或系统至关重要。传统的接地共面波导
‑
矩形波导垂直过渡主要包括探针/天线馈电、脊波导过渡和缝隙耦合。微带探针激励是目前最常用的过渡结构，利用短谐振腔来提高带宽和过渡效率，增加了太赫兹波段微组装过程的复杂性。脊波导过渡采用了波导中的金属脊，金属脊必须安装在波导内部，导致复杂的制造和微组装过程。缝隙耦合激励方式利用地面上的缝隙将电磁长从接地共面波导耦合到矩形波导，当激励用于宽带应用时，会导致一定的辐射损失。因此在太赫兹频段有必要开发一种降低微组装难度以及损耗低的垂直过渡结构，实现太赫兹接地共面波导平面电路与波导器件的高效率传输。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中上述问题，本公开提供了一种基于接地共面波导
‑
矩形波导的过渡结构及其应用、双模谐振波导激励方法，该过渡结构采用圆形或扇形开路枝节来转换接地共面波导与矩形波导之间的电磁场。同时，在波导波导口嵌入U形膜片激励起两种谐振模式，提高了传输带宽，该过渡结构具有效率高、制作方便和宽带传输等优势。
[0005]本公开的第一个方面提供了一种基于接地共面波导
‑
矩形波导的过渡结构，包括：矩形波导；位于矩形波导上的介质基板，其中，在介质基板的上下表面分别涂敷金属层形成接地共面波导上接地层和接地共面波导下接地层，接地共面波导上接地层、介质基板及接地共面波导下接地层构成接地共面波导；其中，接地共面波导下接地层，包括：耦合窗口和设置在耦合窗口内的U形膜片，该U形膜片用于产生双谐振模式的波导传输信号；接地共面波导上接地层，包括：开路枝节，开路枝节用于准TEM模式与TE
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模式间的功率转换。
[0006]进一步地，开路枝节为圆形开路枝节或扇形开路枝节。
[0007]进一步地，接地共面波导上接地层还包括：与开路枝节连接的传输线，该传输线的
末端用于将电磁波通过缝隙耦合转换为矩形波导的主传输模式。
[0008]进一步地，耦合窗口与矩形波导的波导口尺寸相同。
[0009]进一步地，介质基板包括：多个第一通孔和第二通孔，多个第一通孔位于介质基板上与矩形波导的波导口对应的外侧，第二通孔位于多个第一通孔的对称位置且U形膜片的中心位置上方。
[0010]进一步地，第二通孔为金属化匹配通孔，该金属化匹配通孔用于调节该过渡结构的工作频率。
[0011]进一步地，U形膜片产生的双谐振模式的频率与U形膜片的宽度w
i
及两侧长度l
i
呈负相关。
[0012]进一步地，金属层为铜层或金层构成。
[0013]本公开的第二个方面提供了一种基于本公开第一个方面提供的过渡结构的双模谐振波导激励方法，包括：在矩形波导上输入单模的传输信号；单模的传输信号经过U形膜片转换为双谐振模式的波导传输信号；该双谐振模式的波导传输信号依次经过介质基板及接地共面波导上接地层后输出。
[0014]本公开的第三个方面提供了一种基于本公开第一个方面提供的基于接地共面波导
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矩形波导的过渡结构在太赫兹无线系统的射频前端上的应用。
[0015]本公开提供了一种基于接地共面波导
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矩形波导的过渡结构及其应用、双模谐振波导激励方法，该过渡结构由接地共面波导馈电，不但具有低损耗传输性能，同时还具备宽带特性，装配工艺要求也低。本公开提供的过渡结构适用于单片微波集成电路、立体波导部件和天线馈电应用中的宽带高效高集成互连。
附图说明
[0016]为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：
[0017]图1示意性示出了根据本公开一实施例的基于接地共面波导
‑
矩形波导的过渡结构的立体图；
[0018]图2A和2B分别示意性示出了根据本公开一实施例的基于接地共面波导
‑
矩形波导的过渡结构的俯视图；
[0019]图3示意性示出了根据本公开一实施例的模式转换示意图；
[0020]图4A和4B分别示意性示出了根据本公开一实施例的基于接地共面波导
‑
矩形波导的过渡结构的仿真结果对比图；
[0021]图5示意性示出了根据本公开一实施例的双模谐振波导激励方法的流程图。
具体实施方式
[0022]以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
[0023]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用
的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0024]在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
[0025]本公开提供了一种基于接地共面波导
‑
矩形波导的过渡结构，包括：矩形波导；位于矩形波导上的介质基板，其中，在介质基板的上表面和下表面分别涂敷金属层形成接地共面波导上接地层和接地共面波导下接地层，接地共面波导上接地层、介质基板及接地共面波导下接地层构成接地共面波导；其中，接地共面波导下接地层，包括：耦合窗口和设置在耦合窗口内的U形膜片，该U形膜片用于产生双谐振模式的波导传输信号；接地共面波导上接地层，包括：开路枝节，开路枝节用于准TEM模式与TE
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模式间的功率转换。
[0026]本公开的实施例提供的该过渡结构由接地共面波导馈电，不但具有低损耗传输性能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于接地共面波导
‑
矩形波导的过渡结构，其特征在于，包括：矩形波导(1)；位于所述矩形波导(1)上的介质基板(3)，其中，在所述介质基板(3)的上表面和下表面分别涂敷金属层形成接地共面波导上接地层(4)和接地共面波导下接地层(2)，所述接地共面波导上接地层(4)、所述介质基板(3)及所述接地共面波导下接地层(2)构成接地共面波导；其中，所述接地共面波导下接地层(2)包括：耦合窗口(21)和设置在所述耦合窗口(21)内的U形膜片(22)，该U形膜片(22)用于产生双谐振模式的波导传输信号；所述接地共面波导上接地层(4)包括：开路枝节(41)，所述开路枝节(41)用于准TEM模式与TE
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模式间的功率转换。2.根据权利要求1所述的过渡结构，其特征在于，所述开路枝节(41)为圆形开路枝节或扇形开路枝节。3.根据权利要求1所述的过渡结构，其特征在于，所述接地共面波导上接地层(4)还包括：与所述开路枝节(41)连接的传输线(42)，该传输线(42)的末端用于将电磁波通过缝隙(43)耦合转换为所述矩形波导(1)的主传输模式。4.根据权利要求1所述的过渡结构，其特征在于，所述耦合窗口(21)与所述矩形波导(1)的波导口(11)尺寸相同。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鹏，袁斌，喻忠军，
申请(专利权)人：广东大湾区空天信息研究院，
类型：发明
国别省市：