[发明专利]一种太赫兹片上集成过渡结构

说明书

本发明公开一种太赫兹片上集成过渡结构，包括依次连接的：输入端波导、太赫兹芯片电路以及输出端波导；所述输入端波导、输出端波导均由两级波导构成，具体为：第一级标准波导与第二级减高波导；所述输入端波导、输出端波导中的减高波导的末端为短路平面；所述太赫兹芯片电路至少包括：芯片主电路、输入端微带E面探针、输出端微带E面探针；输入端微带E面探针伸入所述输入端波导中的减高波导内；输出端微带E面探针伸入所述输出端波导中的减高波导内；所述输入端微带E面探针与输出端微带E面探针还与芯片主电路相连；本发明的过渡结构实现了标准波导到太赫兹芯片的过渡，减小了电路的尺寸，提高了传输效率。

技术领域

本发明属于太赫兹器件领域，特别涉及一种基于波导-微带E面探针结构的太赫兹片上集成过渡结构。

背景技术

一般将波长为3mm～30um的电磁波称为太赫兹波，它介于毫米波和红外光之间，处于从电子学向光子学的过渡区。太赫兹频段在无线电物理领域称为亚毫米波，在光学领域则习惯称之为远红外光，THz波具有独特的瞬态性、宽带性、相干性和低能等特性，这些特性使其在安检、通信、雷达、射电天文中有广泛应用。

由于太赫兹波频率较高，尺寸较小，传输损耗较大，减低太赫兹波的传输损耗是及为重要的。而太赫兹芯片为平面传输结构，太赫兹波芯片封装一般为波导封装，因此需要将波导和芯片的能量进行转换，即进行芯片与波导之间过渡结构的研究。太赫兹波段标准波导尺寸较小，波导窄边极小(小于0.55mm)，太赫兹芯片的尺寸很难达到标准波导所具备的尺寸(1mm以上)，采用异形划片技术缩短芯片探针部分腔体宽度，将其直接伸入标准波导中，可以减少由于波导E面宽度不连续性所产生的损耗，但是，异形划片具有较高的技术难度。因此研究新型太赫兹波导-芯片过渡技术，具有非常重要的意义。采用太赫兹片上集成微带探针过渡技术进行芯片与波导的能量转换，具有模块制作流程简化、装配一致性高、损耗低、体积小等优点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种太赫兹片上集成过渡结构，基于波导-微带E面探针结构，实现太赫兹片上集成过渡。

本发明采用的技术方案为：一种太赫兹片上集成过渡结构，包括依次连接的：输入端波导、太赫兹芯片电路以及输出端波导；所述输入端波导、输出端波导均由两级波导构成，具体为：第一级标准波导与第二级减高波导；所述输入端波导、输出端波导中的减高波导的末端为短路平面；

所述太赫兹芯片电路至少包括：芯片主电路、输入端微带E面探针、输出端微带E面探针；输入端微带E面探针伸入所述输入端波导中的减高波导内；输出端微带E面探针伸入所述输出端波导中的减高波导内；所述输入端微带E面探针与输出端微带E面探针还与芯片主电路相连。

所述输入端波导中的减高波导的长度大于输入频率的四分之一波导波长，所述输出端波导中的减高波导的长度大于输出频率的四分之一波导波长。

所述输入端波导中的减高波导和输出端波导中的减高波导均设有一开口，所述开口位于相应减高波导的H面径向轴线处，且开口长边与轴线平行，所述输入端波导中的减高波导开口长边长度与太赫兹芯片电路短边长度相等，输出端波导中的减高波导开口长边长度与太赫兹芯片短边长度相等。

所述输入段波导的减高波导开口形成第一腔体槽，输出端波导的减高波导开口形成第二腔体槽；所述太赫兹芯片电路两短边对应的两端分别放置于第一腔体槽与第二腔体槽中。

进一步地，所述输入端微带E面探针通过输入端波导的减高波导的开口插入；所述输出端微带E面探针通过输出端波导的减高波导的开口插入。

进一步地，所述太赫兹芯片电路还包括：渐变匹配结构与接地共面波导；所述接地共面波导包括：中心导带、接地板、衬底基片以及背面金属；所述衬底基片位于接地板与背面金属之间；

所述输入端的E面微带探针和接地共面波导中心导带通过一段高阻抗的渐变匹配结构连接；所述输出端的E面微带探针和接地共面波导中心导带通过一段高阻抗的渐变匹配结构连接；