[发明专利]波导模式激励结构、方法及其应用

说明书

本发明公开了一种波导模式激励结构、方法及其应用。该波导模式激励结构包括：第一金属层、介质层和第二金属层，其中，贯穿介质层形成有过孔；第一金属层，包括平面传输线、短路末端；介质层，位于所述第一金属层上侧；第二金属层，位于所述介质层上侧，包括耦合窗口，其中，所述耦合窗口的内侧边缘靠近所述短路末端；其中，所述耦合窗口内部包括U形膜片和紧耦合枝节阵列，所述U形膜片的开口侧朝向所述平面传输线，所述紧耦合枝节阵列位于所述U形膜片的开口侧。

技术领域

本发明涉及无线雷达通信领域，具体涉及波导传输激励结构领域，尤其涉及一种波导模式激励结构、方法及其应用。

背景技术

近年来，由于对高速无线通信的需求不断增长，新的频率资源正在被开发。在射频前端中起关键作用的太赫兹单片微波集成电路(MMIC)也得到了大量的研究。共面波导(CPW)作为MMIC的关键电路特性之一，广泛应用于平面微波电路中，具有较低的高频辐射损耗。CPW典型的变形是加上一个额外的底部接地面，称为接地共面波导(GCPW)，可以提供与其他电路和组件更好的集成。另一方面，矩形波导喇叭天线以其结构简单、性能好、交极化率低、频带宽等优点在高增益太赫兹天线中得到了广泛的应用。矩形波导与平面传输线之间互连的插入损耗高，微组装过程复杂，降低了太赫兹收发器和天线的性能，限制了太赫兹技术的应用。

传统矩形波导传输主模激励结构的方法有多种，主要包括探针、脊波导过渡和缝隙耦合。微带探针是目前最常用的激励结构，四分之一波长短路波导必不可少，以提高带宽和过渡效率，但增加了太赫兹波段微组装过程的复杂性。另一种类似的激励结构采用波导金属脊渐变结构，金属脊必须安装在波导内部，在毫米波太赫兹频段应用中，制备和微组装复杂，难度大。缝隙耦合激励方式利用地面上的缝隙将电磁场从GCPW耦合到矩形波导，当激励用于宽带应用时，结构的辐射损失明显。因此在太赫兹频段，需要开发一种降低微组装难度以及损耗低的矩形波导传输主模的激励结构，实现太赫兹GCPW平面电路与波导器件的高效率传输。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种波导模式激励结构、方法及其应用，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面的实施例，提供了一种波导模式激励结构，包括：第一金属层、介质层和第二金属层，其中，贯穿介质层形成有过孔；其中，第一金属层包括平面传输线、短路末端，其中，短路末端形成于平面传输线的第一侧，平面传输线的第二侧与平面传输线的第一侧相对应，位于第一金属层的边缘；介质层位于第一金属层上侧；第二金属层位于介质层上侧，包括耦合窗口，其中，所述耦合窗口的内侧边缘靠近短路末端；其中，所述耦合窗口内部包括U形膜片和紧耦合枝节阵列，U形膜片的开口侧朝向平面传输线，紧耦合枝节阵列位于U形膜片的开口侧。

根据本发明的实施例，其中，U形膜片与耦合窗口整体贴合，且关于平面传输线左右对称。

根据本发明的实施例，其中，紧耦合枝节阵列包括多个紧耦合枝节，多个紧耦合枝节沿着紧耦合枝节的长边方向以相同的距离错开；以及多个紧耦合枝节的个数大于等于3，且紧耦合枝节阵列关于平面传输线左右对称。

根据本发明的实施例，波导模式激励结构还包括短路过孔，短路过孔贯穿介质层，与U形膜片的未开口侧接触，且位于平面传输线的中心轴延长线上，短路过孔为金属化过孔。

根据本发明的实施例，波导模式激励结构还包括波导，其中，耦合窗口的尺寸与波导的尺寸相同，波导与耦合窗口垂直端接。