[发明专利]一种高次模抑制的太赫兹波导探针过渡结构

说明书

本发明公开一种高次模抑制的太赫兹波导探针过渡结构，属于太赫兹单片技术领域，包括太赫兹减高波导、衬底、屏蔽腔、E面微带探针结构和多个架空结构，所述架空结构为平行于太赫兹减高波导信号传输方向的长条形金属，位于衬底和E面微带探针结构之间，以支撑E面探针和微带线。本发明通过将E面微带探针结构置于架空结构上，一方面形成类悬置微带结构，降低传输损耗；另一方面多个架空结构为次高模式提供新的周期性边界条件，即在架空结构的两端产生电场尖峰，抑制高次模的传输，尤其适用于太赫兹肖特基管单片电路中，结构简单、易于实现，且与现有太赫兹单片工艺兼容。

技术领域

本发明属于太赫兹单片技术领域，具体涉及一种高次模抑制的太赫兹波导探针过渡结构。

背景技术

波长为3mm～30μm的电磁波称为太赫兹波，其长波段临接毫米波，短波段靠近红外线，处于电子学与光子学的交叉区域。与较低频段的微波相比，太赫兹波的优点在于：1、利用的频谱范围宽，信息容量大；2、易实现窄波束和高增益的天线，分辨率高，抗干扰性好；3、穿透等离子体的能力强；4、多普勒频移大，测速灵敏度高。因此，太赫兹波在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学和波谱学等方面都有重大的意义。

太赫兹波导探针具有将波导空间的电磁能量耦合到平面传输线(如微带、共面波导等)的能力，在太赫兹模块被广泛应用，特别是太赫兹单片倍频器、混频器中。

在传统太赫兹肖特基管单片倍频器、混频器的设计中，第一步需要对微带屏蔽腔尺寸进行设计，若微带传输线过宽，会导致高次模的出现。然而在太赫兹肖特基管单片倍频、混频器的设计中不可避免会出现高低微带阻抗线的匹配设计，其中低阻线(宽微带线宽)会导致高次模的出现。传统微带线以太赫兹单片最常用的砷化镓材料衬底为例，在30μm厚、310μm宽砷化镓衬底上(屏蔽腔尺寸为340μm宽、200μm高)时，200μm的微带线宽，在185GHz就会出现高次模式，其次高模场图、相位常数如下图1所示。

所以，在太赫兹肖特基管单片倍频器、混频器领域，急需一种自带高次模抑制、适用于高频、设计简单的探针结构。

发明内容

针对上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种高次模抑制的太赫兹波导探针过渡结构，通过将传统E面微带探针置于架空结构上，实现高次模抑制的太赫兹波导探针过渡，结构简单，适用于太赫兹单片肖特基管电路。

本发明所采用的技术方案如下：

一种高次模抑制的太赫兹波导探针过渡结构，包括太赫兹减高波导、衬底、屏蔽腔和E面微带探针结构，所述衬底的一部分插入太赫兹减高波导，另一部分位于屏蔽腔内部，所述E面微带探针结构置于衬底上方，包括依次连接的位于太赫兹减高波导内部的E面探针和位于屏蔽腔内部的匹配结构及微带线；其特征在于，所述太赫兹波导探针过渡结构还包括多个位于衬底和E面微带探针结构之间的架空结构，以支撑E面探针和微带线，所述架空结构为平行于太赫兹减高波导信号传输方向的长条形金属。

进一步地，所述架空结构的长度为0.5w～2.5w，其中，w为所支撑的E面探针或微带线的宽度。

进一步地，相邻架空结构之间的间距为1/20λ～1/4λ，其中，λ为所支撑的E面探针或微带线的工作波长。

本发明的有益效果为：

本发明提出一种高次模抑制的太赫兹波导探针过渡结构，通过将E面微带探针结构置于架空结构上，一方面共同构成架空微带线，形成类悬置微带结构，降低传输损耗；另一方面多个架空结构为次高模式提供新的周期性边界条件，即在架空结构的两端产生电场尖峰，抑制高次模的传输，尤其适用于太赫兹肖特基管单片电路中；本发明结构简单、易于实现，且与现有太赫兹单片工艺兼容。

附图说明

图1为对比例1提供的传统微带线的次高模场图；

图2为对比例1提供的传统微带线的传输常数曲线；