[发明专利]喇叭天线组件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于利用波长在厘米到次毫米范围的电磁波频谱检测物体的喇叭天线组件及其制造方法。

背景技术

本发明的实施例与电磁波频谱的微波段到太赫段有关。然而，太赫段对于在小系统中提供高分辨率的许多应用尤其有益，且下面描述运行在太赫段的本发明的具体实施例。在本文中，“太赫”是指波长在毫米到次毫米范围的电磁波频谱。

利用混频器和本机振荡器发射或接收电磁辐射是众所周知的。利用本机振荡器的装置包括例如超外差、外差、零差或直接IF(“中频”)检测以及用于检测的直接放大的运用，其中，放大器被构造为再生或自振荡混频器。

(在波长在厘米到次毫米范围的外差检测中，本机振荡器相对于被检测的输入信号发生频移，而在零差检测中，其具有相同的频率。)

上述的范围此处通常被称为太赫频谱。太赫辐射已被发现是用于成像和其它用途的有益的手段，因为一些不透射可见频谱的材料对其透射。这允许这些材料在不能利用可见光辐射看见它们的地方，利用太赫辐射可以将其“看透”。例如，太赫波长已经用于透过大气对地球表面成像，且用于在坏天气中改善可见性(例如，用于飞行或驾驶)。由于它们与众不同的透射率或反射率，一些材料在太赫辐射下可被区分，且这已经被用于例如检测食物或化学成分。进一步，物体本身可以发射太赫辐射，包括人体。例如，这已经被用于检测皮肤癌的医学领域。由于衣服通常透射太赫辐射但武器不能，所以另一个应用是检测以不同的方式隐藏在人体周围的武器。

利用太赫(“THz”)频谱对物体成像的相机是已知的。例如，在以Agence Spatiale Europ é enne的名义的国际专利申请WO2004038854中描述了一种装置。在这个装置中，相机基于每个拾取(pick up)太赫辐射的双排(double bank)喇叭天线，在使用中，太赫辐射被引入混频器通道中以利用本机振荡器提取中频信号。此已知的外差技术允许在室温下在太赫范围内使用比别的方式所必须的检测器更小的检测器，并因此支持较好的分辨率。

WO2004038854的检测器使用一对衬底构成，对于每个检测器，至少其中一个衬底被图案化(pattern)成容纳天线、混频器通道、以及通过衬底到信号输出端的通孔。波导耦合到混频器通道以从本机振荡器传递信号。在完成的相机中，这两个衬底面对面设置在夹层结构中，使得容纳检测器构造的图案化结构位于衬底之间并因此被保护。

喇叭天线经由耦合到混频器通道的第二波导传递接收到的辐射给混频器通道。然而，喇叭天线与波导具有显著不同的横截面，与椭圆形比较，此为圆形的。这些不同的横截面使其本身具有不同的制造技术，并且，至少部分地由于这个原因，过去分别制造喇叭天线和波导然后组装。

发明内容

根据本发明的实施例的第一方面，提供了一种用在基于混频器的电磁辐射检测器中的波导/喇叭天线组件，所述组件包括其中具有至少部分波导的材料块和至少部分喇叭天线，该喇叭天线和波导具有在其间的用于传递辐射的接合部(junction)，其中该接合部从该材料块的表面插入，使得该材料块在横跨该接合部的该波导的波导方向上是连续的。

已发现本发明的实施例提供非常好的性能，同时较容易制造。

对于本领域技术人员而言，基于混频器和本机振荡器制造电磁辐射检测器来试图构造嵌入在材料块内的喇叭天线/波导的接合部不是显而易见的。这尤其是因为对于喇叭天线、波导以及波导到混频器通道的耦合的要求。

喇叭天线通常需要具有圆的(rounded)、经常为精确圆形(circular)的横截面，且可通过钻孔或类似的方式制造。

然而，波导可具有四边形横截面，其不能通过钻孔制造。波导可利用任何适当的技术构造，但是在2006年7月29日提交的共同未决的英国专利申请0615140.1中描述了一种便利的技术。其中描述的波导块具有由两个或更多个衬底制造的夹层结构。每个波导被构造为在一对衬底的其中一个或两个的表面中的细长(elongate)凹槽，这些表面随后被结合到一起以形成波导，该波导实际上为穿过波导块的具有矩形横截面的孔。

每个波导到混频器通道的耦合是通过在使用中必须位于波导中的天线完成的。上面描述的“夹层结构”技术也能用于提供混频器通道的腔。在衬底被结合到一起之前，混频器和它的天线安装在该腔内。当衬底被结合到一起时，混频器已经关于通过该天线耦合的本机振荡器和容纳(received)的辐射波导处于适当位置。