太赫茲頻段平面互連導波的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型是關于一種太赫茲頻段屏蔽介質縫隙波導一微帶平面過渡射頻傳輸
目.ο
【背景技術】
[0002]太赫茲波介于毫米波與紅外線之間，在長波段與毫米波重合，而在短波段與紅外線重合。具有與其它頻段的電磁波不同的性質，它在電磁波頻譜中占有很特殊的位置，是電磁頻譜中唯一尚未完全開發(fā)利用的頻段，是一個非常有科學價值的電磁波頻段。太赫茲波具有波長短、方向性好、光子能量低、高穿透性等獨特性質，因此太赫茲技術逐漸成為國際研究的熱點。它在物理、化學、天文學、生命科學和醫(yī)學等基礎研究領域，以及安全檢查、無損檢測、生物成像、環(huán)境監(jiān)測、食品檢驗、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療診斷、雷達偵察、衛(wèi)星通信和天文觀測等領域等應用研究領域均有著巨大的科學研究價值。表面波波導這類傳輸線既可用在波長較長時(如米波)，也可用在相當短的波長(如毫米波)，甚至，可能用到太赫波波段。表面波傳輸線橫向尺寸不大，因而有廣泛的實用價值。平板介質波導可以工作在波導的基模模上，在毫米波和太赫茲平面電路上起著非常重要的作用。相比于金屬平行板波導，平板介質波導能夠更有效地將電磁能量聚集在內部介質區(qū)域中進行傳輸，從而增強波導的能量聚集能力。而當前太赫茲平面電路一般采用微帶結構，太赫茲平面電路之間很難實現有效互連。
[0003]太赫茲的應用除了太赫茲信號源，還必須解決太赫茲信號的傳輸問題，這也包括太赫茲平面電路之間的互連。在太赫茲科學的發(fā)展過程中，太赫茲傳輸線的研究是最不可或缺的一部分，是太赫茲頻段開發(fā)和應用的基礎。它可以有效地對太赫茲信號進行傳輸，降低信號的傳輸損耗。然而當前缺乏合適的導波材料和結構是制約太赫茲技術發(fā)展的重要原因。
[0004]如何對電磁場進行約束以及進行有效傳輸是太赫茲導波結構研究的重要問題。目前人們已經提出了共面波導、平板波導、介質光纖等太赫茲導波結構，標準矩形金屬波導、介質層以及微帶的結構形式的太赫茲導波結構，在這些結構當中，一些導波結構特別適合實現太赫茲平面電路實現有效互連，但現有單一結構形式的太赫茲導波結構制造工藝要求高，實際應用較困難，難于加工等問題.當前太赫茲平面電路之間很難實現有效互連。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型目的是針對當前太赫茲平面電路之間很難實現有效互連的問題，提供一種結構簡單，易于加工，耦合強度高，工作頻帶寬的太赫茲頻段屏蔽介質縫隙波導一微帶太赫茲頻段平面互連導波。該導波結構能夠使多個太赫茲平面電路之間實現有效、低損的射頻信號傳輸，從而提高太赫茲信號的發(fā)射與接收的效率。
[0006]本實用新型的上述目的可以通過以下技術方案予以實現，一種太赫茲頻段平面互連導波，包括矩形金屬波導1，介質板2，矩形體介質層3，空氣層4，介質柵5，錐形漸變微帶過渡結構6和微帶導波結構7。其特征在于:在矩形金屬波導1內側上下底平面上設有通過介質柵5對稱支撐的介質板2，矩形體介質層3通過介質柵5間隔的空氣層4位于矩形金屬波導1的中部腔體中。外部太赫茲射頻信號通過矩形金屬波導1內置介質板2、矩形體介質層3，以及介質柵5之間所形成的空氣層4實現射頻信號傳輸，經錐形漸變微帶過渡結構6和微帶導波結構7共用中間矩形體介質層3傳輸寬帶太赫茲信號，實現太赫茲頻段平面電路之間的有效互連。
[0007]本實用新型相比于現有技術具有如下有益效果:
[0008]結構簡單，易于加工。本實用新型以屏蔽介質縫隙波導加載介質柵導波結構作為射頻信號輸入，通過一段錐形漸變微帶過渡結構與微帶線進行互連，輸出射頻信號，解決了現有單一結構形式的太赫茲導波結構制造工藝要求高，實際應用較困難，難于加工等問題和太赫茲信號的傳輸問題。本實用新型相對于現有技術當前所提出共面波導、平板波導、介質光纖等太赫茲導波結構，標準矩形金屬波導、介質層以及微帶的結構形式，具有的結構更為簡單，易于加工實現非常明顯的優(yōu)勢。
[0009]耦合強度高。本實用新型在屏蔽介質縫隙波導加載介質柵導波結構、錐形漸變微帶過渡結構和微帶線的中間采用共用介質基片實現寬帶太赫茲信號傳輸，通過一段錐形漸變過渡微帶結構連接微帶線輸出射頻信號，能夠將太赫茲信號的能量有效地耦合于內部介質層，獲得更強的能量聚集特性，降低了太赫茲信號存在于外部空間的輻射損耗，可以與外部太赫茲平面電路或者天線結構實現高效耦合，提高太赫茲信號的發(fā)射與接收的效率。同時，可通過調節(jié)屏蔽介質縫隙波導加載介質柵導波結構、錐形漸變過渡結構以及微帶線三者的相對位置以及中間介質層的厚度，來方便地調諧耦合強度，這是現有的太赫茲導波結構很難實現的。
[0010]本實用新型太赫茲頻段屏蔽介質雙縫隙波導加載介質柵導波結構，在矩形金屬波導內部，利用介質柵對多層具有不同介電常數的介質板進行加固，形成互連。具有良好的傳輸特性，能夠使多個太赫茲平面電路之間實現有效、低損的射頻信號傳輸，并實現超強能量聚集特性，能夠提高太赫茲信號的發(fā)射與接收的效率。
[0011]本實用新型特別適用于0.1THz?0.5THz太赫茲頻段平面電路之間的有效互連，并且耦合頻率與耦合強度可調的太赫茲頻段的平面電路傳輸裝置。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型太赫茲頻段平面互連導波主視圖。
[0013]圖2是圖1的俯視圖。
[0014]圖中矩形金屬波導、2介質板，3矩形體介質層，4空氣層，5介質柵，6錐形漸變微帶過渡結構，7微帶導波結構。
【具體實施方式】
[0015]參閱圖1-圖2。太赫茲頻段平面互連導波包括矩形金屬波導1，介質板2，矩形體介質層3，空氣層4，介質柵5，錐形漸變微帶過渡結構6和微帶導波結構7。其特征在于:在矩形金屬波導1內側上下底平面上設有通過介質柵5對稱支撐的介質板2，矩形體介質層3通過介質柵5間隔的空氣層4位于矩形金屬波導1的中部腔體中。外部太赫茲射頻信號通過矩形金屬波導1內置介質板2、矩形體介質層3，以及介質柵5之間所形成的空氣層4實現射頻信號傳輸，經錐形漸變微帶過渡結構6和微帶導波結構7共用中間矩形體介質層3傳輸寬帶太赫茲信號，實現太赫茲頻段平面電路之間的有效互連。
[0016]可以改變中間介質基片的材料和厚度尺寸，以及錐形漸變微帶過渡結構6和微帶導波結構7金屬信號導線的寬度來實現低損耗的射頻信號傳輸，從而實現工程應用中的太赫茲平面電路互連。
[0017]屏蔽介質縫隙波導加載介質柵傳輸主模與標準矩形金屬波導相同，可以與矩形波導相連，也可以與鰭線互連。
[0018]錐形漸變微帶過渡結構6的漸變過渡結構可以采用錐形過渡結構，也可以采用鰭線過渡結構，使不同的平面導波結構之間實現有效互連。通過改變該漸變過渡結構的尺寸，調節(jié)射頻信號的傳輸損耗。
[0019]本實用新型具體實施可采用以下步驟:
[0020]首先根據太赫茲電路頻段要求，確定頻率通帶，選擇合適的介質基片材料，利用微波電路計算機輔助軟件，建立圖1的導波結構，設定所需的傳輸特性設計目標，通過軟件的優(yōu)化設計程序，從而確定各單元傳輸線參數。
[0021]本實用新型應用于太赫茲頻段的平面互連導波結構，外部射頻信號輸入屏蔽介質縫隙波導加載介質柵導波結構，通過錐形漸變微帶過渡結構6與微帶導波結構7進行導通，然后輸出射頻信號至外部電路，實現太赫茲電路之間的平面互連屏蔽介質縫隙波導加載介質柵導波結構作為射頻信號輸入端，即可以與矩形波導相連，也可以與鰭線和微帶進行互連；輸出端的微帶線也可以直接與多種導波結構形式互連，如共面波導、微帶電路等。本實用新型解決了工程應用中太赫茲平面電路之間實現互連的難題。
【主權項】
1.一種太赫茲頻段平面互連導波，包括矩形金屬波導(1)，介質板(2)，矩形體介質層(3)，空氣層(4)，介質柵(5)，錐形漸變微帶過渡結構(6)和微帶導波結構(7)，其特征在于:在矩形金屬波導(1)內側上下底平面上設有通過介質柵(5)對稱支撐的介質板(2)，矩形體介質層⑶通過介質柵(5)間隔的空氣層⑷位于矩形金屬波導⑴的中部腔體中；外部太赫茲射頻信號通過矩形金屬波導(1)內置介質板(2)、矩形體介質層(3)，以及介質柵(5)之間所形成的空氣層(4)實現射頻信號傳輸，經錐形漸變微帶過渡結構(6)和微帶導波結構(7)共用中間矩形體介質層(3)傳輸寬帶太赫茲信號，實現太赫茲頻段平面電路之間的有效互連。2.如權利要求1所述的太赫茲頻段平面互連導波，其特征在于:改變中間介質基片的材料和厚度尺寸，以及錐形漸變微帶過渡結構(6)和微帶導波結構(7)金屬信號導線的寬度來傳輸射頻信號，從而實現工程應用中的太赫茲平面電路互連。3.如權利要求1所述的太赫茲頻段平面互連導波，其特征在于:屏蔽介質縫隙波導加載介質柵導波結構作為射頻信號輸入端，它的傳輸主模與標準矩形波導相同。4.如權利要求1所述的太赫茲頻段平面互連導波，其特征在于:漸變過渡結構采用鰭線過渡結構。
【專利摘要】本實用新型提出的一種太赫茲頻段平面互連導波，旨在提供一種結構簡單，易加工，能夠廣泛應用于太赫茲平面電路實現平面互連的導波結構。本實用新型通過下述方案予以實現：在矩形金屬波導(1)內側上下底平面上設有通過介質柵(5)對稱支撐的介質板(2)，矩形體介質層(3)通過介質柵(5)間隔的空氣層(4)位于矩形金屬波導(1)的中部腔體中。外部太赫茲射頻信號通過矩形金屬波導(1)內置介質板(2)、矩形體介質層(3)，以及介質柵(5)之間所形成的空氣層(4)實現射頻信號傳輸，經錐形漸變微帶過渡結構(6)和微帶導波結構(7)共用中間矩形體介質層(3)傳輸寬帶太赫茲信號，實現太赫茲頻段平面電路之間的有效互連。
【IPC分類】H01P3/12
【公開號】CN205081205
【申請?zhí)枴緾N201520809392
【發(fā)明人】王志輝
【申請人】中國電子科技集團公司第十研究所
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年10月18日