[发明专利]太赫兹无跳线倒置共面波导单片电路封装过渡结构

说明书

本发明公开了一种太赫兹无跳线倒置共面波导单片电路封装过渡结构，其特征在于：包括下腔体、上腔体和共面波导电路，上腔体封盖在下腔体上形成依次连通的矩形波导腔、共面波导电路屏蔽腔和单片电路屏蔽腔，单片电路屏蔽腔内安装有单片电路，共面波导电路安装在共面波导电路屏蔽腔内，共面波导电路与单片电路相连；本发明所提供的一种太赫兹无跳线倒置共面波导单片电路封装过渡结构，能效降低芯片封装结构在太赫兹频段的损耗，提升封装新能，降低工艺复杂度和成本，结构简洁，设计制造方便。

技术领域

本发明属于单片电路封装技术及太赫兹器件技术领域，具体涉及一种太赫兹无跳线倒置共面波导单片电路封装过渡结构。

背景技术

太赫兹覆盖100GHz到10THz的广大频谱范围，波长范围为为3毫米～30微米，兼有微波和红外线的一些特点。其频谱范围较微波更宽，信息容量增大，适用于高速大容量通信；太赫兹辐射信噪比高，适合用于高质量成像；其辐射能小，能穿透陶瓷、布料、塑料、脂肪等材料，衰减小。太赫兹单片电路包括太赫兹放大器、倍频器、混频器、信号收发系统等，在通信、雷达、检测、射电天文学和医学方面具有重要的应用前景。

单片电路封装技术是片上功能电路或者片上系统与各种模块化设备对接的关键技术，而传统的微波单片电路主要采用金丝或者金带跳线进行封装，然后连接微带-波导过渡探针至波导腔体实现芯片-过渡结构-波导的信号转换，这种跳线连接方式引入的不连续性较大，特别是在太赫兹频段，金丝跳线形式的芯片封装技术已经不能保证良好的传输性能，主要表现在高损耗，高反射，并且由于太赫兹芯片尺寸极小，跳线形式的过渡结构无法保证良好的重复性和一致性。面对传统封装技术无法完成良好的信号过渡的问题，目前的解决方法十分有限，主要采用片上天线直接向波导结构辐射的方法完成片上信号-导波信号的转换，然而这种方法完成的片上电路装配前完全无法进行片上测试，这对模块的成品率构成了巨大的威胁，并且片上天线对单片工艺有更高更复杂的要求，并不适用于所有工艺线。

过渡结构可以实现两种电磁波传输结构的过渡连接及阻抗匹配。对过渡结构的性能要求是：低传输损耗和回波损耗，同时需要覆盖一定的频带宽度、重复性和一致性高、便于加工制作。矩形波导与平面传输线转换有多种形式，常用的主要是波导-脊波导-微带过渡、波导-微带探针过渡和波导-探针-微带过渡，这些传统微波过渡结构难以和片上电路的探针测试结构(pad)直接互联。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种可以适用于太赫兹单片电路的、兼顾保留单片电路在片测试能力的、无需金丝跳线连接的太赫兹无跳线倒置共面波导单片电路封装过渡结构。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种太赫兹无跳线倒置共面波导单片电路封装过渡结构，包括下腔体、上腔体和共面波导电路，上腔体封盖在下腔体上形成依次连通的矩形波导腔、共面波导电路屏蔽腔和单片电路屏蔽腔；单片电路屏蔽腔内安装有单片电路，共面波导电路安装在共面波导电路屏蔽腔内，共面波导电路与单片电路相连，电磁信号从矩形波导腔进入，经过共面波导电路的处理后，从单片电路屏蔽腔输出。

优选地，所述共面波导电路包括一个探针、探针阻抗匹配支节、共面波导传输线和介质基片；探针与共面波导传输线位于介质基片的同一表面上，探针与共面波导传输线通过探针阻抗匹配支节相连；共面波导电路安装有探针的一端位于共面波导电路屏蔽腔之内，共面波导电路安装有共面波导传输线的一端位于单片电路屏蔽腔之内。

优选地，所述共面波导传输线可以设置为多节渐变结构。

优选地，所述介质基片为复合介质基片。

优选地，所述共面波导电路倒置固定于共面波导电路屏蔽腔内。

优选地，所述共面波导电路屏蔽腔分为上屏蔽腔和下屏蔽腔，下屏蔽腔的宽度窄于上屏蔽腔。

优选地，所述单片电路上设有标准测试结构，共面波导电路与标准测试结构相连。