太赫兹频段平面互连导波的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型是关于一种太赫兹频段屏蔽介质缝隙波导一微带平面过渡射频传输
目.ο
【背景技术】
[0002]太赫兹波介于毫米波与红外线之间，在长波段与毫米波重合，而在短波段与红外线重合。具有与其它频段的电磁波不同的性质，它在电磁波频谱中占有很特殊的位置，是电磁频谱中唯一尚未完全开发利用的频段，是一个非常有科学价值的电磁波频段。太赫兹波具有波长短、方向性好、光子能量低、高穿透性等独特性质，因此太赫兹技术逐渐成为国际研究的热点。它在物理、化学、天文学、生命科学和医学等基础研究领域，以及安全检查、无损检测、生物成像、环境监测、食品检验、环境监测、医疗诊断、雷达侦察、卫星通信和天文观测等领域等应用研究领域均有着巨大的科学研究价值。表面波波导这类传输线既可用在波长较长时(如米波)，也可用在相当短的波长(如毫米波)，甚至，可能用到太赫波波段。表面波传输线横向尺寸不大，因而有广泛的实用价值。平板介质波导可以工作在波导的基模模上，在毫米波和太赫兹平面电路上起着非常重要的作用。相比于金属平行板波导，平板介质波导能够更有效地将电磁能量聚集在内部介质区域中进行传输，从而增强波导的能量聚集能力。而当前太赫兹平面电路一般采用微带结构，太赫兹平面电路之间很难实现有效互连。
[0003]太赫兹的应用除了太赫兹信号源，还必须解决太赫兹信号的传输问题，这也包括太赫兹平面电路之间的互连。在太赫兹科学的发展过程中，太赫兹传输线的研究是最不可或缺的一部分，是太赫兹频段开发和应用的基础。它可以有效地对太赫兹信号进行传输，降低信号的传输损耗。然而当前缺乏合适的导波材料和结构是制约太赫兹技术发展的重要原因。
[0004]如何对电磁场进行约束以及进行有效传输是太赫兹导波结构研究的重要问题。目前人们已经提出了共面波导、平板波导、介质光纤等太赫兹导波结构，标准矩形金属波导、介质层以及微带的结构形式的太赫兹导波结构，在这些结构当中，一些导波结构特别适合实现太赫兹平面电路实现有效互连，但现有单一结构形式的太赫兹导波结构制造工艺要求高，实际应用较困难，难于加工等问题.当前太赫兹平面电路之间很难实现有效互连。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型目的是针对当前太赫兹平面电路之间很难实现有效互连的问题，提供一种结构简单，易于加工，耦合强度高，工作频带宽的太赫兹频段屏蔽介质缝隙波导一微带太赫兹频段平面互连导波。该导波结构能够使多个太赫兹平面电路之间实现有效、低损的射频信号传输，从而提高太赫兹信号的发射与接收的效率。
[0006]本实用新型的上述目的可以通过以下技术方案予以实现，一种太赫兹频段平面互连导波，包括矩形金属波导1，介质板2，矩形体介质层3，空气层4，介质栅5，锥形渐变微带过渡结构6和微带导波结构7。其特征在于:在矩形金属波导1内侧上下底平面上设有通过介质栅5对称支撑的介质板2，矩形体介质层3通过介质栅5间隔的空气层4位于矩形金属波导1的中部腔体中。外部太赫兹射频信号通过矩形金属波导1内置介质板2、矩形体介质层3，以及介质栅5之间所形成的空气层4实现射频信号传输，经锥形渐变微带过渡结构6和微带导波结构7共用中间矩形体介质层3传输宽带太赫兹信号，实现太赫兹频段平面电路之间的有效互连。
[0007]本实用新型相比于现有技术具有如下有益效果:
[0008]结构简单，易于加工。本实用新型以屏蔽介质缝隙波导加载介质栅导波结构作为射频信号输入，通过一段锥形渐变微带过渡结构与微带线进行互连，输出射频信号，解决了现有单一结构形式的太赫兹导波结构制造工艺要求高，实际应用较困难，难于加工等问题和太赫兹信号的传输问题。本实用新型相对于现有技术当前所提出共面波导、平板波导、介质光纤等太赫兹导波结构，标准矩形金属波导、介质层以及微带的结构形式，具有的结构更为简单，易于加工实现非常明显的优势。
[0009]耦合强度高。本实用新型在屏蔽介质缝隙波导加载介质栅导波结构、锥形渐变微带过渡结构和微带线的中间采用共用介质基片实现宽带太赫兹信号传输，通过一段锥形渐变过渡微带结构连接微带线输出射频信号，能够将太赫兹信号的能量有效地耦合于内部介质层，获得更强的能量聚集特性，降低了太赫兹信号存在于外部空间的辐射损耗，可以与外部太赫兹平面电路或者天线结构实现高效耦合，提高太赫兹信号的发射与接收的效率。同时，可通过调节屏蔽介质缝隙波导加载介质栅导波结构、锥形渐变过渡结构以及微带线三者的相对位置以及中间介质层的厚度，来方便地调谐耦合强度，这是现有的太赫兹导波结构很难实现的。
[0010]本实用新型太赫兹频段屏蔽介质双缝隙波导加载介质栅导波结构，在矩形金属波导内部，利用介质栅对多层具有不同介电常数的介质板进行加固，形成互连。具有良好的传输特性，能够使多个太赫兹平面电路之间实现有效、低损的射频信号传输，并实现超强能量聚集特性，能够提高太赫兹信号的发射与接收的效率。
[0011]本实用新型特别适用于0.1THz?0.5THz太赫兹频段平面电路之间的有效互连，并且耦合频率与耦合强度可调的太赫兹频段的平面电路传输装置。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型太赫兹频段平面互连导波主视图。
[0013]图2是图1的俯视图。
[0014]图中矩形金属波导、2介质板，3矩形体介质层，4空气层，5介质栅，6锥形渐变微带过渡结构，7微带导波结构。
【具体实施方式】
[0015]参阅图1-图2。太赫兹频段平面互连导波包括矩形金属波导1，介质板2，矩形体介质层3，空气层4，介质栅5，锥形渐变微带过渡结构6和微带导波结构7。其特征在于:在矩形金属波导1内侧上下底平面上设有通过介质栅5对称支撑的介质板2，矩形体介质层3通过介质栅5间隔的空气层4位于矩形金属波导1的中部腔体中。外部太赫兹射频信号通过矩形金属波导1内置介质板2、矩形体介质层3，以及介质栅5之间所形成的空气层4实现射频信号传输，经锥形渐变微带过渡结构6和微带导波结构7共用中间矩形体介质层3传输宽带太赫兹信号，实现太赫兹频段平面电路之间的有效互连。
[0016]可以改变中间介质基片的材料和厚度尺寸，以及锥形渐变微带过渡结构6和微带导波结构7金属信号导线的宽度来实现低损耗的射频信号传输，从而实现工程应用中的太赫兹平面电路互连。
[0017]屏蔽介质缝隙波导加载介质栅传输主模与标准矩形金属波导相同，可以与矩形波导相连，也可以与鳍线互连。
[0018]锥形渐变微带过渡结构6的渐变过渡结构可以采用锥形过渡结构，也可以采用鳍线过渡结构，使不同的平面导波结构之间实现有效互连。通过改变该渐变过渡结构的尺寸，调节射频信号的传输损耗。
[0019]本实用新型具体实施可采用以下步骤:
[0020]首先根据太赫兹电路频段要求，确定频率通带，选择合适的介质基片材料，利用微波电路计算机辅助软件，建立图1的导波结构，设定所需的传输特性设计目标，通过软件的优化设计程序，从而确定各单元传输线参数。
[0021]本实用新型应用于太赫兹频段的平面互连导波结构，外部射频信号输入屏蔽介质缝隙波导加载介质栅导波结构，通过锥形渐变微带过渡结构6与微带导波结构7进行导通，然后输出射频信号至外部电路，实现太赫兹电路之间的平面互连屏蔽介质缝隙波导加载介质栅导波结构作为射频信号输入端，即可以与矩形波导相连，也可以与鳍线和微带进行互连；输出端的微带线也可以直接与多种导波结构形式互连，如共面波导、微带电路等。本实用新型解决了工程应用中太赫兹平面电路之间实现互连的难题。
【主权项】
1.一种太赫兹频段平面互连导波，包括矩形金属波导(1)，介质板(2)，矩形体介质层(3)，空气层(4)，介质栅(5)，锥形渐变微带过渡结构(6)和微带导波结构(7)，其特征在于:在矩形金属波导(1)内侧上下底平面上设有通过介质栅(5)对称支撑的介质板(2)，矩形体介质层⑶通过介质栅(5)间隔的空气层⑷位于矩形金属波导⑴的中部腔体中；外部太赫兹射频信号通过矩形金属波导(1)内置介质板(2)、矩形体介质层(3)，以及介质栅(5)之间所形成的空气层(4)实现射频信号传输，经锥形渐变微带过渡结构(6)和微带导波结构(7)共用中间矩形体介质层(3)传输宽带太赫兹信号，实现太赫兹频段平面电路之间的有效互连。2.如权利要求1所述的太赫兹频段平面互连导波，其特征在于:改变中间介质基片的材料和厚度尺寸，以及锥形渐变微带过渡结构(6)和微带导波结构(7)金属信号导线的宽度来传输射频信号，从而实现工程应用中的太赫兹平面电路互连。3.如权利要求1所述的太赫兹频段平面互连导波，其特征在于:屏蔽介质缝隙波导加载介质栅导波结构作为射频信号输入端，它的传输主模与标准矩形波导相同。4.如权利要求1所述的太赫兹频段平面互连导波，其特征在于:渐变过渡结构采用鳍线过渡结构。
【专利摘要】本实用新型提出的一种太赫兹频段平面互连导波，旨在提供一种结构简单，易加工，能够广泛应用于太赫兹平面电路实现平面互连的导波结构。本实用新型通过下述方案予以实现：在矩形金属波导(1)内侧上下底平面上设有通过介质栅(5)对称支撑的介质板(2)，矩形体介质层(3)通过介质栅(5)间隔的空气层(4)位于矩形金属波导(1)的中部腔体中。外部太赫兹射频信号通过矩形金属波导(1)内置介质板(2)、矩形体介质层(3)，以及介质栅(5)之间所形成的空气层(4)实现射频信号传输，经锥形渐变微带过渡结构(6)和微带导波结构(7)共用中间矩形体介质层(3)传输宽带太赫兹信号，实现太赫兹频段平面电路之间的有效互连。
【IPC分类】H01P3/12
【公开号】CN205081205
【申请号】CN201520809392
【发明人】王志辉
【申请人】中国电子科技集团公司第十研究所
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年10月18日