[发明专利]薄膜微带天线过渡探针结构

说明书

本发明公开了一种薄膜微带天线过渡探针结构，包括上腔体，下腔体和天线探针组合，上腔体与下腔体闭合后形成依次连接的矩形输入波导、过渡探针腔体和矩形输出波导，下腔体的中部设有凸台，天线探针组合安装在凸台之上；上腔体与凸台之间形成单片电路屏蔽腔，电磁信号从矩形输入波导输入，经过过渡探针腔体中的天线探针组合的处理后，从矩形输出波导输出。本发明所提供的一种薄膜微带天线过渡探针结构，能大幅提高太赫兹频段信号的过渡性能，本发明结构小巧不增加芯片体积，节约模块空间，结构简洁紧凑，便于制造。

技术领域

本发明属于太赫兹器件技术领域，具体涉及一种薄膜微带天线过渡探针结构。

背景技术

太赫兹覆盖100GHz到10THz的广大频谱范围，波长范围为3毫米～30微米，兼有微波和红外线的一些特点。与微波相比，其频谱范围更宽，信息容量更大，适用于高速大容量通信；太赫兹辐射信噪比高，适合用于高质量成像；其辐射能小，能穿透多种有机、无机材料，衰减小。太赫兹单片电路包括太赫兹放大器、倍频器、混频器、信号收发系统等，在通信、雷达、检测、射电天文学和医学方面具有重要的应用前景。

电磁波在平面传输结构(单片电路)中传播与在波导结构中传播有不同的传输模式，为了尽可能使电磁波能量在不同传播模式下转换的过程中损耗降低，需要精确设计的过渡结构以及传输结构良好的阻抗匹配。对过渡结构的基本要求是：低传输损耗和回波损耗、有足够的频带宽度、具有良好的重复性和一致性、与电路协调设计便于加工制作。单片电路-波导过渡结构是片上系统与模块对接的关键技术，而传统的微波单片电路主要采用金丝跳线进行封装，这种跳线连接方式在太赫兹频段会引入极大的感性不连续性，整个过渡结构会表现出高损耗，高反射的特性，金丝跳线在太赫兹频段的高损耗特性影响太赫兹单片电路的实用化。

在片天线形式探针可以免除金丝跳线连接，目前的过渡结构都与共面波导电路集成，共面波导电路信号线、地线共面，容易实现良好的偶极子探针设计。另一种常见而高效的太赫兹片上传输结构是薄膜微带，薄膜微带工艺采用低损耗的介质如苯并环丁烯(BCB)，除去器件层至少还需要两层金属分别作为微带线地层和信号层，与传统的微带线结构相比，采用薄膜工艺得到非常薄的介质层，可以有效降低微带线在太赫兹频段的损耗特性，是太赫兹单片电路的理想传输结构，却缺少合适的太赫兹片上电路-波导过渡结构，片上电路的实际系统应用受到巨大阻碍。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种可以适用于薄膜微带工艺太赫兹单片电路的、具有良好性能的薄膜微带天线过渡探针结构。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种薄膜微带天线过渡探针结构，包括上腔体，下腔体和天线探针组合，上腔体与下腔体闭合后形成依次连接的矩形输入波导、过渡探针腔体和矩形输出波导；下腔体的中部设有凸台，天线探针组合安装在凸台之上，上腔体与凸台之间形成单片电路屏蔽腔，电磁信号从矩形输入波导输入，经过过渡探针腔体中的天线探针组合的处理后，从矩形输出波导输出。

优选地，所述天线探针组合包括从上到下依次布置的薄膜微带信号线金属层、薄膜微带介质层、薄膜微带地金属层、单片电路衬底层；薄膜微带信号线金属层中安装有天线上臂，薄膜微带地金属层中安装有天线下臂，单片电路衬底层中设有金属化通孔。

优选地，所述天线下臂包括矩形结构，矩形结构相对两侧的中部设有结构相同的左下折弯和右下折弯，左下折弯的一端和右下折弯的一端分别与矩形结构的两侧相连，左下折弯的另一端与右下折弯的另一端互相平行且延伸方向相反。

优选地，所述天线上臂的中间段设置有两个结构相同的天线阻抗匹配枝节，天线上臂的中间段与过渡探针腔体的轴线平行。

优选地，所述天线上臂两端设有左上折弯和右上折弯，左上折弯的延伸方向与右上折弯的延伸方向相反。

优选地，所述左上折弯的延伸方向与左下折弯的延伸方向相反，右上折弯的延伸方向与右下折弯的延伸方向相反。