[發(fā)明專利]多層階梯式基片集成波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)微帶至波導(dǎo)的垂直過渡結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310312907.7
• 申請(qǐng)日: 2013-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN103515682A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴新峰;周明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所
• 主分類號(hào): H01P5/00
• 分類號(hào): H01P5/00;H01P5/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于毫米波通訊領(lǐng)域，具體涉及一種毫米波寬帶微帶至波導(dǎo)的垂直過渡設(shè)計(jì)技術(shù)。?

背景技術(shù)

微帶-波導(dǎo)過渡被廣泛應(yīng)用于各種微波、毫米波模塊中，以實(shí)現(xiàn)微波、毫米波信號(hào)從平面電路，特別是包含有源器件的平面集成電路到波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的傳輸，而波導(dǎo)結(jié)構(gòu)以其低損耗、高Q值等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于毫米波頻段。?

到目前為止，傳統(tǒng)的微帶至波導(dǎo)垂直過渡主要包括E面探針饋電型、縫隙耦合貼片型，口徑（地面）耦合（疊層）貼片型。前者通常需要一短路面，這是電路緊湊、集成的一個(gè)障礙，后面兩種方式省卻了短路面，但帶寬較窄，最后一種方式也會(huì)有口徑后向輻射的能量損失的問題。?

基片集成波導(dǎo)以其具有波導(dǎo)特點(diǎn)，同時(shí)擁有緊湊的結(jié)構(gòu)形式，成為當(dāng)前微波、毫米波技術(shù)研究的一大熱點(diǎn)。近年來也有SIW至波導(dǎo)的垂直過渡研究報(bào)道，其省去了短路面，工作帶寬有寬有窄，采用較厚SIW結(jié)構(gòu)的垂直過渡易獲得較寬的工作帶寬，但這樣的結(jié)構(gòu)由于其過厚的基片厚度，而與工作于該頻段的微帶結(jié)構(gòu)無法兼容，從而也限制了其與平面電路，特別是包含有源器件的功能模塊的互連。?

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了解決上述存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊，既能省卻短路面，又有利于電路集成，并擁有較寬的帶寬，滿足各類毫米波模塊要求的階梯式的微帶至波導(dǎo)的垂直過渡結(jié)構(gòu)。?

技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種多層階梯式基片集成波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)微帶至波導(dǎo)的垂直過渡結(jié)構(gòu)，包括階梯式集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和矩形波導(dǎo)，所述階梯式集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括從上至下依次層疊的多層基片，每層基片設(shè)有陣列的金屬化通孔，該金屬化通孔圍成的區(qū)域的上下表面經(jīng)過刻蝕形成相應(yīng)的耦合口徑，耦合口徑周圍的金屬化通孔的垂直貫通連接形成階梯式的電磁耦合結(jié)構(gòu)，同時(shí)最上層基片的上表面設(shè)置微帶結(jié)構(gòu)，最下層的下表面設(shè)置金屬地面，該金屬地面腐蝕有用于連接矩形波導(dǎo)的連接口徑，從而形成階梯式波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；所述矩形波導(dǎo)通過金屬地面上的連接口徑與階梯式集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)垂直連接。?

作為優(yōu)選，所述階梯式集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括三層基片。?

進(jìn)一步改進(jìn)，所述整個(gè)電磁耦合結(jié)構(gòu)為階梯狀。?

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過采用新穎的多層階梯基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，省去了短路面，利于平面集成，特別是平面電路與波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)級(jí)互連；并通過優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了寬帶性能，能滿足各種毫米波模塊的要求；可利用多層平面電路工藝進(jìn)行加工制作，譬如低成本的PCB工藝、多層?圓片鍵合工藝、MEMS工藝等，該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)密封。?

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述微帶至波導(dǎo)的垂直過渡結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖2為本發(fā)明所述微帶至波導(dǎo)的垂直過渡結(jié)構(gòu)的截面剖視圖；

圖3為本發(fā)明所述微帶至波導(dǎo)的垂直過渡結(jié)構(gòu)的詳細(xì)分層示意圖；

圖4本發(fā)明所述微帶至波導(dǎo)垂直過渡背對(duì)背結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，矩形波導(dǎo)100、階梯式集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)200、第一基片210、微帶結(jié)構(gòu)211、第二基片220、第三基片230、金屬地面231、連接口徑232、金屬化通孔240、耦合口徑250。?

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。以下所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)改進(jìn)制備方法潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。?

一種多層階梯式基片集成波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)微帶至波導(dǎo)的垂直過渡結(jié)構(gòu)，它包括階梯式集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和矩形波導(dǎo)。其中階梯式集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括從上之下依次層疊的第一基片、第二基片和第三基片，每層基片都陣列設(shè)置有金屬化通孔，每層基片的金屬化通孔圍成的區(qū)域?yàn)榕_(tái)階狀，其中第一基片下表面、第二基片的上下表面和第三基片的上表面對(duì)應(yīng)金屬化通孔圍成的區(qū)域通過刻蝕形成耦合口徑，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸，且耦合口徑從下至上面積逐漸增大（形狀可以保持一致）；另外在第三基片的下表面對(duì)應(yīng)的設(shè)置金屬地面，該金屬地面腐蝕有與耦合口徑匹配的連接口徑，通過這樣的手段從而在層疊集成的三層基片形成階梯式的多層基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，并將矩形波導(dǎo)通過第三基片下表面的連接口徑（實(shí)際也是耦合口徑）與階梯式集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)垂直連接。本發(fā)明中，各層耦合口徑的大小和形狀取決于性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)，該耦合口徑的大小進(jìn)而決定論階梯結(jié)構(gòu)的外形。?