[發明專利]一種高次模抑制的太赫茲波導探針過渡結構

有效

• 申請號: 202210063543.2
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114497950B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 張勇;魏浩淼;李祥;陳陽
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01P5/107
• 分類號: H01P5/107;H01P3/08
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 鄧黎

本發明公開一種高次模抑制的太赫茲波導探針過渡結構，屬于太赫茲單片技術領域，包括太赫茲減高波導、襯底、屏蔽腔、E面微帶探針結構和多個架空結構，所述架空結構為平行于太赫茲減高波導信號傳輸方向的長條形金屬，位于襯底和E面微帶探針結構之間，以支撐E面探針和微帶線。本發明通過將E面微帶探針結構置于架空結構上，一方面形成類懸置微帶結構，降低傳輸損耗；另一方面多個架空結構為次高模式提供新的周期性邊界條件，即在架空結構的兩端產生電場尖峰，抑制高次模的傳輸，尤其適用于太赫茲肖特基管單片電路中，結構簡單、易于實現，且與現有太赫茲單片工藝兼容。

技術領域

本發明屬于太赫茲單片技術領域，具體涉及一種高次模抑制的太赫茲波導探針過渡結構。

背景技術

波長為3mm～30μm的電磁波稱為太赫茲波，其長波段臨接毫米波，短波段靠近紅外線，處于電子學與光子學的交叉區域。與較低頻段的微波相比，太赫茲波的優點在于：1、利用的頻譜范圍寬，信息容量大；2、易實現窄波束和高增益的天線，分辨率高，抗干擾性好；3、穿透等離子體的能力強；4、多普勒頻移大，測速靈敏度高。因此，太赫茲波在通信、雷達、制導、遙感技術、射電天文學和波譜學等方面都有重大的意義。

太赫茲波導探針具有將波導空間的電磁能量耦合到平面傳輸線(如微帶、共面波導等)的能力，在太赫茲模塊被廣泛應用，特別是太赫茲單片倍頻器、混頻器中。

在傳統太赫茲肖特基管單片倍頻器、混頻器的設計中，第一步需要對微帶屏蔽腔尺寸進行設計，若微帶傳輸線過寬，會導致高次模的出現。然而在太赫茲肖特基管單片倍頻、混頻器的設計中不可避免會出現高低微帶阻抗線的匹配設計，其中低阻線(寬微帶線寬)會導致高次模的出現。傳統微帶線以太赫茲單片最常用的砷化鎵材料襯底為例，在30μm厚、310μm寬砷化鎵襯底上(屏蔽腔尺寸為340μm寬、200μm高)時，200μm的微帶線寬，在185GHz就會出現高次模式，其次高模場圖、相位常數如下圖1所示。

所以，在太赫茲肖特基管單片倍頻器、混頻器領域，急需一種自帶高次模抑制、適用于高頻、設計簡單的探針結構。

發明內容

針對上述現有技術所存在的問題，本發明提供一種高次模抑制的太赫茲波導探針過渡結構，通過將傳統E面微帶探針置于架空結構上，實現高次模抑制的太赫茲波導探針過渡，結構簡單，適用于太赫茲單片肖特基管電路。

本發明所采用的技術方案如下：

一種高次模抑制的太赫茲波導探針過渡結構，包括太赫茲減高波導、襯底、屏蔽腔和E面微帶探針結構，所述襯底的一部分插入太赫茲減高波導，另一部分位于屏蔽腔內部，所述E面微帶探針結構置于襯底上方，包括依次連接的位于太赫茲減高波導內部的E面探針和位于屏蔽腔內部的匹配結構及微帶線；其特征在于，所述太赫茲波導探針過渡結構還包括多個位于襯底和E面微帶探針結構之間的架空結構，以支撐E面探針和微帶線，所述架空結構為平行于太赫茲減高波導信號傳輸方向的長條形金屬。

進一步地，所述架空結構的長度為0.5w～2.5w，其中，w為所支撐的E面探針或微帶線的寬度。

進一步地，相鄰架空結構之間的間距為1/20λ～1/4λ，其中，λ為所支撐的E面探針或微帶線的工作波長。

本發明的有益效果為：

本發明提出一種高次模抑制的太赫茲波導探針過渡結構，通過將E面微帶探針結構置于架空結構上，一方面共同構成架空微帶線，形成類懸置微帶結構，降低傳輸損耗；另一方面多個架空結構為次高模式提供新的周期性邊界條件，即在架空結構的兩端產生電場尖峰，抑制高次模的傳輸，尤其適用于太赫茲肖特基管單片電路中；本發明結構簡單、易于實現，且與現有太赫茲單片工藝兼容。

附圖說明

圖1為對比例1提供的傳統微帶線的次高模場圖；

圖2為對比例1提供的傳統微帶線的傳輸常數曲線；