[發明專利]太赫茲無跳線倒置共面波導單片電路封裝過渡結構

有效

• 申請號: 201710541114.0
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107317081B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 張勇;陳亞培;徐銳敏;鄭權;李驍;孫巖
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01P5/08
• 分類號: H01P5/08
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開了一種太赫茲無跳線倒置共面波導單片電路封裝過渡結構，其特征在于：包括下腔體、上腔體和共面波導電路，上腔體封蓋在下腔體上形成依次連通的矩形波導腔、共面波導電路屏蔽腔和單片電路屏蔽腔，單片電路屏蔽腔內安裝有單片電路，共面波導電路安裝在共面波導電路屏蔽腔內，共面波導電路與單片電路相連；本發明所提供的一種太赫茲無跳線倒置共面波導單片電路封裝過渡結構，能效降低芯片封裝結構在太赫茲頻段的損耗，提升封裝新能，降低工藝復雜度和成本，結構簡潔，設計制造方便。

技術領域

本發明屬于單片電路封裝技術及太赫茲器件技術領域，具體涉及一種太赫茲無跳線倒置共面波導單片電路封裝過渡結構。

背景技術

太赫茲覆蓋100GHz到10THz的廣大頻譜范圍，波長范圍為為3毫米～30微米，兼有微波和紅外線的一些特點。其頻譜范圍較微波更寬，信息容量增大，適用于高速大容量通信；太赫茲輻射信噪比高，適合用于高質量成像；其輻射能小，能穿透陶瓷、布料、塑料、脂肪等材料，衰減小。太赫茲單片電路包括太赫茲放大器、倍頻器、混頻器、信號收發系統等，在通信、雷達、檢測、射電天文學和醫學方面具有重要的應用前景。

單片電路封裝技術是片上功能電路或者片上系統與各種模塊化設備對接的關鍵技術，而傳統的微波單片電路主要采用金絲或者金帶跳線進行封裝，然后連接微帶-波導過渡探針至波導腔體實現芯片-過渡結構-波導的信號轉換，這種跳線連接方式引入的不連續性較大，特別是在太赫茲頻段，金絲跳線形式的芯片封裝技術已經不能保證良好的傳輸性能，主要表現在高損耗，高反射，并且由于太赫茲芯片尺寸極小，跳線形式的過渡結構無法保證良好的重復性和一致性。面對傳統封裝技術無法完成良好的信號過渡的問題，目前的解決方法十分有限，主要采用片上天線直接向波導結構輻射的方法完成片上信號-導波信號的轉換，然而這種方法完成的片上電路裝配前完全無法進行片上測試，這對模塊的成品率構成了巨大的威脅，并且片上天線對單片工藝有更高更復雜的要求，并不適用于所有工藝線。

過渡結構可以實現兩種電磁波傳輸結構的過渡連接及阻抗匹配。對過渡結構的性能要求是：低傳輸損耗和回波損耗，同時需要覆蓋一定的頻帶寬度、重復性和一致性高、便于加工制作。矩形波導與平面傳輸線轉換有多種形式，常用的主要是波導-脊波導-微帶過渡、波導-微帶探針過渡和波導-探針-微帶過渡，這些傳統微波過渡結構難以和片上電路的探針測試結構(pad)直接互聯。

發明內容

本發明的目的是解決上述問題，提供一種可以適用于太赫茲單片電路的、兼顧保留單片電路在片測試能力的、無需金絲跳線連接的太赫茲無跳線倒置共面波導單片電路封裝過渡結構。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種太赫茲無跳線倒置共面波導單片電路封裝過渡結構，包括下腔體、上腔體和共面波導電路，上腔體封蓋在下腔體上形成依次連通的矩形波導腔、共面波導電路屏蔽腔和單片電路屏蔽腔；單片電路屏蔽腔內安裝有單片電路，共面波導電路安裝在共面波導電路屏蔽腔內，共面波導電路與單片電路相連，電磁信號從矩形波導腔進入，經過共面波導電路的處理后，從單片電路屏蔽腔輸出。

優選地，所述共面波導電路包括一個探針、探針阻抗匹配支節、共面波導傳輸線和介質基片；探針與共面波導傳輸線位于介質基片的同一表面上，探針與共面波導傳輸線通過探針阻抗匹配支節相連；共面波導電路安裝有探針的一端位于共面波導電路屏蔽腔之內，共面波導電路安裝有共面波導傳輸線的一端位于單片電路屏蔽腔之內。

優選地，所述共面波導傳輸線可以設置為多節漸變結構。

優選地，所述介質基片為復合介質基片。

優選地，所述共面波導電路倒置固定于共面波導電路屏蔽腔內。

優選地，所述共面波導電路屏蔽腔分為上屏蔽腔和下屏蔽腔，下屏蔽腔的寬度窄于上屏蔽腔。

優選地，所述單片電路上設有標準測試結構，共面波導電路與標準測試結構相連。