[發(fā)明專利]波導(dǎo)模式激勵結(jié)構(gòu)、方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111265586.0
• 申請日: 2021-10-28
• 公開（公告）號: CN114050407B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳鵬;袁斌;喻忠軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院;廣東大灣區(qū)空天信息研究院
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q21/00;H01P7/10
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 樊曉

本發(fā)明公開了一種波導(dǎo)模式激勵結(jié)構(gòu)、方法及其應(yīng)用。該波導(dǎo)模式激勵結(jié)構(gòu)包括：第一金屬層、介質(zhì)層和第二金屬層，其中，貫穿介質(zhì)層形成有過孔；第一金屬層，包括平面?zhèn)鬏斁€、短路末端；介質(zhì)層，位于所述第一金屬層上側(cè)；第二金屬層，位于所述介質(zhì)層上側(cè)，包括耦合窗口，其中，所述耦合窗口的內(nèi)側(cè)邊緣靠近所述短路末端；其中，所述耦合窗口內(nèi)部包括U形膜片和緊耦合枝節(jié)陣列，所述U形膜片的開口側(cè)朝向所述平面?zhèn)鬏斁€，所述緊耦合枝節(jié)陣列位于所述U形膜片的開口側(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線雷達(dá)通信領(lǐng)域，具體涉及波導(dǎo)傳輸激勵結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種波導(dǎo)模式激勵結(jié)構(gòu)、方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，由于對高速無線通信的需求不斷增長，新的頻率資源正在被開發(fā)。在射頻前端中起關(guān)鍵作用的太赫茲單片微波集成電路(MMIC)也得到了大量的研究。共面波導(dǎo)(CPW)作為MMIC的關(guān)鍵電路特性之一，廣泛應(yīng)用于平面微波電路中，具有較低的高頻輻射損耗。CPW典型的變形是加上一個額外的底部接地面，稱為接地共面波導(dǎo)(GCPW)，可以提供與其他電路和組件更好的集成。另一方面，矩形波導(dǎo)喇叭天線以其結(jié)構(gòu)簡單、性能好、交極化率低、頻帶寬等優(yōu)點在高增益太赫茲天線中得到了廣泛的應(yīng)用。矩形波導(dǎo)與平面?zhèn)鬏斁€之間互連的插入損耗高，微組裝過程復(fù)雜，降低了太赫茲收發(fā)器和天線的性能，限制了太赫茲技術(shù)的應(yīng)用。

傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)傳輸主模激勵結(jié)構(gòu)的方法有多種，主要包括探針、脊波導(dǎo)過渡和縫隙耦合。微帶探針是目前最常用的激勵結(jié)構(gòu)，四分之一波長短路波導(dǎo)必不可少，以提高帶寬和過渡效率，但增加了太赫茲波段微組裝過程的復(fù)雜性。另一種類似的激勵結(jié)構(gòu)采用波導(dǎo)金屬脊?jié)u變結(jié)構(gòu)，金屬脊必須安裝在波導(dǎo)內(nèi)部，在毫米波太赫茲頻段應(yīng)用中，制備和微組裝復(fù)雜，難度大。縫隙耦合激勵方式利用地面上的縫隙將電磁場從GCPW耦合到矩形波導(dǎo)，當(dāng)激勵用于寬帶應(yīng)用時，結(jié)構(gòu)的輻射損失明顯。因此在太赫茲頻段，需要開發(fā)一種降低微組裝難度以及損耗低的矩形波導(dǎo)傳輸主模的激勵結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)太赫茲GCPW平面電路與波導(dǎo)器件的高效率傳輸。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種波導(dǎo)模式激勵結(jié)構(gòu)、方法及其應(yīng)用，以期至少部分地解決上述提及的技術(shù)問題中的至少之一。

為了實現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個方面的實施例，提供了一種波導(dǎo)模式激勵結(jié)構(gòu)，包括：第一金屬層、介質(zhì)層和第二金屬層，其中，貫穿介質(zhì)層形成有過孔；其中，第一金屬層包括平面?zhèn)鬏斁€、短路末端，其中，短路末端形成于平面?zhèn)鬏斁€的第一側(cè)，平面?zhèn)鬏斁€的第二側(cè)與平面?zhèn)鬏斁€的第一側(cè)相對應(yīng)，位于第一金屬層的邊緣；介質(zhì)層位于第一金屬層上側(cè)；第二金屬層位于介質(zhì)層上側(cè)，包括耦合窗口，其中，所述耦合窗口的內(nèi)側(cè)邊緣靠近短路末端；其中，所述耦合窗口內(nèi)部包括U形膜片和緊耦合枝節(jié)陣列，U形膜片的開口側(cè)朝向平面?zhèn)鬏斁€，緊耦合枝節(jié)陣列位于U形膜片的開口側(cè)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，其中，U形膜片與耦合窗口整體貼合，且關(guān)于平面?zhèn)鬏斁€左右對稱。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，其中，緊耦合枝節(jié)陣列包括多個緊耦合枝節(jié)，多個緊耦合枝節(jié)沿著緊耦合枝節(jié)的長邊方向以相同的距離錯開；以及多個緊耦合枝節(jié)的個數(shù)大于等于3，且緊耦合枝節(jié)陣列關(guān)于平面?zhèn)鬏斁€左右對稱。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，波導(dǎo)模式激勵結(jié)構(gòu)還包括短路過孔，短路過孔貫穿介質(zhì)層，與U形膜片的未開口側(cè)接觸，且位于平面?zhèn)鬏斁€的中心軸延長線上，短路過孔為金屬化過孔。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，波導(dǎo)模式激勵結(jié)構(gòu)還包括波導(dǎo)，其中，耦合窗口的尺寸與波導(dǎo)的尺寸相同，波導(dǎo)與耦合窗口垂直端接。