[發(fā)明專利]一種可編碼太赫茲移相器及設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011295115.X
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112563690B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金城;呂奇皓;張彬超;陳建宏;黎亮
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: H01P1/18
• 分類號: H01P1/18;H01P11/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 高會允;仇蕾安

1.一種可編碼太赫茲移相器，其特征在于，包括：電磁帶隙金屬波導(dǎo)腔體、芯片和控制電路；

所述電磁帶隙金屬波導(dǎo)腔體包括空氣腔、下方金屬板、周期性金屬柱體和上方金屬板；

所述芯片包括硅襯底、百葉窗；所述百葉窗為由金屬帶組成的百葉窗式結(jié)構(gòu)；所述百葉窗中的每一個金屬帶都由Al層、電阻絲層和Al₂O₃層三層材料組成，其中Al層在外表面，Al₂O₃層在內(nèi)表面，電阻絲層在中間；

所述控制電路用于控制所述百葉窗；

所述上方金屬板位于所述空氣腔上方，所述下方金屬板位于所述空氣腔下方，所述周期性金屬柱體位于所述空氣腔兩側(cè)；在所述空氣腔上方金屬板處開設(shè)凹槽作為波導(dǎo)短路負(fù)載；芯片中的硅襯底鑲嵌在所述空氣腔的上方的所述波導(dǎo)短路負(fù)載兩側(cè)，所述百葉窗覆蓋所述硅襯底，并延伸覆蓋所述波導(dǎo)短路負(fù)載；

所述控制電路打印在PCB板上，所述PCB板固定在所述芯片兩側(cè)，所述百葉窗的電阻絲通過印制在所述硅襯底上的直流引線連接至所述控制電路。

2.如權(quán)利要求1所述的一種可編碼太赫茲移相器，其特征在于，所述電磁帶隙金屬波導(dǎo)腔體的材料為鋁，所述直流引線的材料為銅。

3.如權(quán)利要求1所述的一種可編碼太赫茲移相器，其特征在于，所述PCB板的材料為FR-4。

4.如權(quán)利要求1所述的一種可編碼太赫茲移相器，其特征在于，所述周期性金屬柱體為多個金屬柱體成固定間隔排布的結(jié)構(gòu)。

5.一種可編碼太赫茲移相器設(shè)計方法，其特征在于，針對如權(quán)利要求1～4任一所述的可編碼太赫茲移相器進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計方法包括如下步驟：

步驟一、根據(jù)太赫茲移相器所需的工作頻率范圍確定所述空氣腔的寬度a和高度b，并參考標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)尺寸表；長度根據(jù)具體需求確定；

步驟二、令所述周期性金屬柱體的高度h與所述空氣腔的高度b保持一致，設(shè)置所述周期性金屬柱體的底面正方形邊長a1與所述周期性金屬柱體的周期p，使在所述空氣腔中傳輸?shù)碾姶挪o法從兩側(cè)所述周期性金屬柱體間的空隙中泄露出去；

步驟三、在所述電磁帶隙金屬波導(dǎo)腔體的上方金屬板挖出高度為h_stub，長度為l_stub，寬度為w_stub的波導(dǎo)短路負(fù)載；其中，長度l_stub與所述空氣腔的寬度a一致，所述負(fù)載個數(shù)由所需的移相覆蓋范圍決定；

步驟四、將所述芯片放置于所述波導(dǎo)短路負(fù)載處，令所述硅襯底鑲嵌于所述波導(dǎo)短路負(fù)載兩側(cè)，上百葉窗覆蓋至所述空氣腔與所述波導(dǎo)短路負(fù)載的交界處；

步驟五、將直流引線從所述百葉窗引出并連接至所述芯片的邊界的焊盤處；其中，直流引線從所述周期性金屬柱體的間隙中引出；將直流引線連接至PCB板上的引腳處，所述PCB板上印制所述控制電路，所述控制電路通過控制對各個所述引腳加饋電信號實現(xiàn)對所述太赫茲移相器的各個所述百葉窗的開和關(guān)兩種狀態(tài)的切換。

6.如權(quán)利要求5所述的一種可編碼太赫茲移相器設(shè)計方法，其特征在于，所述負(fù)載個數(shù)由所需的移相覆蓋范圍決定的具體方法為：

單個所述波導(dǎo)短路負(fù)載為電磁波帶來20度的附加相位。