CN110233321B - 一种微带探针转换器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微带探针转换器，包括盒体；第一波导腔；第二波导腔，第二波导腔和第一波导腔相对设置在盒体内；基底，基底的第一端伸入到第一波导腔内，基底的第二端伸入到第二波导腔内；芯片电路，芯片电路设置在基底上，芯片电路包括至少两级电感；空气腔，空气腔设置于第一波导腔和第二波导腔之间，并与第一波导腔和第二波导腔相连通形成贯通空间；基底和芯片电路位于贯通空间内，空气腔的底部与基底的底部在同一水平面；位于电感上方的空气腔的腔体形状为至少一级阶梯。通过在芯片电路上设置多级电感，并在电感上方的空气腔的腔体形状为至少一级阶梯，有效拓宽工作频带，降低微带探针转换器的插入损耗。

Description

一种微带探针转换器

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种微带探针转换器。

背景技术

微带探针转换器具有损耗低、频带宽、可靠性高、易加工、集成度高等特点而广泛用于太赫兹领域。传统的微带探针转换器由微带传输线，匹配电感，容性探针，波导等组成。当电磁波信号由波导转换至微带探针时，微带探针相当于一个小型接收天线，沿探针方向具有非零电场的波导模式会在探针上激励出电流，从而激励出电磁场将波导中信号转换到微带线上。同理，当电磁波信号由微带转换到波导时，微带探针相当于一个小型发射天线，微带探针向波导入射产生的电流也会激励起相应的波导模式电磁场将微带中的信号转换到波导中。

目前的微带探针转换器在太赫兹频段的插入损耗较大，降低了微带探针转换器的使用性能。

发明内容

本发明实施例提供了一种微带探针转换器，旨在解决目前微带探针转换器在太赫兹频段的插入损耗较大的问题。

本发明实施例的提供了一种微带探针转换器，包括盒体；

第一波导腔，所述第一波导腔设置在所述盒体内；

第二波导腔，所述第二波导腔和所述第一波导腔相对设置在所述盒体内；

基底，所述基底的第一端伸入到所述第一波导腔内，所述基底的第二端伸入到所述第二波导腔内；

芯片电路，所述芯片电路设置在所述基底上，所述芯片电路的第一端伸入到所述第一波导腔内，所述芯片电路的第二端伸入到所述第二波导腔内，所述芯片电路包括至少两级电感；

空气腔，所述空气腔设置于所述第一波导腔和所述第二波导腔之间，并与所述第一波导腔和所述第二波导腔相连通形成贯通空间；所述基底和所述芯片电路位于所述贯通空间内，所述空气腔的底部与所述基底的底部在同一水平面；位于所述电感上方的空气腔的腔体形状为至少一级阶梯。

在本申请的实施例中，所述阶梯的高度与电感宽度呈正相关。

在本申请的实施例中，所述阶梯的级数与对应下方的电感的级数相同。

在本申请的实施例中，所述基底上设有对齐标识，所述对齐标识包含至少一条对齐线。

在本申请的实施例中，所述对齐标识为直角三角形。

在本申请的实施例中，所述芯片电路包括微带探针、电感和微带线，所述微带探针与所述电感相连，所述电感与所述微带线相连，第一级电感的第一部分位于第一波导腔或第二波导腔内，所述第一级电感的第二部分位于所述空气腔内。

在本申请的实施例中，所述基底与所述盒体的下表面平行设置。

在本申请的实施例中，所述盒体包括上盒体和下盒体，所述基底和所述芯片电路设置在下盒体内，所述第一波导腔的第一部分位于所述上盒体内，所述第一波导腔的第二部分位于所述下盒体内，所述第二波导腔的第一部分位于所述上盒体内，所述第二波导腔的第二部分位于所述下盒体内，所述空气腔的第一部分位于所述上盒体内，所述空气腔的第二部分位于所述下盒体内。

在本申请的实施例中，所述下盒体内设有与基底相匹配的凹槽，所述基底设置在凹槽内。

在本申请的实施例中，所述芯片电路到所述盒体的上表面的距离和所述芯片电路到所述盒体的下表面的距离，最低的一级阶梯与上盒体的底面在同一水平面。

本发明通过在芯片电路上设置多级电感，并在电感上方的空气腔的腔体形状为至少一级阶梯，有效拓宽工作频带，降低微带探针转换器的插入损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一个实施例提供的微带探针转换器的结构示意图；

图2为本发明的一个实施例提供的基底、第一波导腔和芯片电路的结构示意图；

图3为本发明的一个实施例提供的上盒体与波导腔的结构示意图；

图4为本发明的一个实施例提供的盒体上凹槽的结构示意图；

图5是本发明提供的微带探针转换器的插入损耗的仿真结果。

其中：1、盒体；2、第一波导腔；3、第二波导腔；4、基底；5、芯片电路；6、空气腔；7、对齐标识；8、凹槽；1.1、上盒体；1.2、下盒体；1.21、盒体的下表面；5.1、微带探针；5.2、电感；5.3、微带线；1.11、上盒体的底面；6.1、最低的一级阶梯。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本方案保护的范围。

本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

以下结合具体附图对本发明的实现进行详细地描述：

图1示出了本发明一实施例所提供的一种微带探针转换器，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，本发明实施例所提供的微带探针转换器，包括盒体1；

第一波导腔2，所述第一波导腔2设置在所述盒体1内；

第二波导腔3，所述第二波导腔3和所述第一波导腔2相对设置在所述盒体1内；

基底4，所述基底4的第一端伸入到所述第一波导腔2内，所述基底4的第二端伸入到所述第二波导腔3内；

芯片电路5，所述芯片电路5设置在所述基底4上，所述芯片电路5的第一端伸入到所述第一波导腔2内，所述芯片电路5的第二端伸入到所述第二波导腔3内，所述芯片电路5包括至少两级电感5.2；

空气腔6，所述空气腔6设置于所述第一波导腔2和所述第二波导腔3之间，并与所述第一波导腔2和所述第二波导腔3相连通形成贯通空间；所述基底4和所述芯片电路5位于所述贯通空间内，所述空气腔6的底部与所述基底4的底部在同一水平面；位于所述电感5.2上方的空气腔6的腔体形状为至少一级阶梯。

在本实施例中，第一波导腔2的有侧面和第二波导腔3的左侧面均设有窗口，基底4和芯片电路5从窗口伸入到波导腔内，且空气腔6也是通过窗口与波导腔相连。

波导腔一侧为短路面，窗口设置在所述的短路面四分之一波长附近的矩形波导内腔宽边侧壁上。窗口与阶梯一致，芯片电路5上的微带探针5.1由窗口探入矩形波导腔，微带探针5.1在宽边侧壁高度的一半附近。波导腔另一侧连接法兰盘。

在本实施例中，基底4为长方体结构，基底4采用磷化铟材料，可以支持太赫兹频率。

如图5所示，本发明实施例中，芯片电路5上设置多级电感5.2，并在电感5.2上方的空气腔6的腔体形状为至少一级阶梯，有效拓宽工作频带，降低微带探针5.1转换器的插入损耗，修正了驻波比。

如图1所示，在本发明的实施例中，第一波导腔2和第二波导腔3可以是矩形波导，第一波导腔2和第二波导腔3的大小可以相同也可以不相同，根据实际需要设置。

第一波导腔2和第二波导腔3可以是WR6波导，长度可以为0.8mm-1.2mm，最优的可以是1mm。

在本发明的实施例中，基底4为异形划片的化合物基底，基底4宽度为0.48±0.005mm，高度可以为0.05mm-0.09mm，最优的可以是0.07mm。异形划片的化合物基底可以有效解决太赫兹工作频率较高时衬底宽度带来的限制。

如图1所示，在本发明的实施例中，基底4与所述盒体的下表面1.21平行设置。

在本发明的实施例中，芯片电路5中微带线5.3高度可以是0.004mm-0.005mm，最优的可以是0.0043mm。

在本发明的实施例中，阶梯的高度L与电感5.2宽度呈正相关。

在本实施例中，阶梯的高度L随电感5.2宽度增加而增加，随电感5.2宽度减小而降低。

作为举例，如果有三级阶梯，且电感5.2宽度越来越宽，则三级阶梯的高度为递增。

如图1所示，在本发明的实施例中，阶梯的级数与对应下方的电感5.2的级数相同。

在本实施例中，阶梯的级数可以与电感5.2级数相同也可以不同，例如：电感5.2级数为3，阶梯的级数可以是1、2、3或4等。只要电感5.2上方的空气腔6的腔体有阶梯就可以。

在本发明的实施例中，盒体包括上盒体1.1和下盒体1.2，所述基底4和所述芯片电路5设置在下盒体1.2内，所述第一波导腔2的第一部分位于所述上盒体1.1内，所述第一波导腔2的第二部分位于所述下盒体1.2内，所述第二波导腔3的第一部分位于所述上盒体1.1内，所述第二波导腔3的第二部分位于所述下盒体1.2内，所述空气腔6的第一部分位于所述上盒体1.1内，所述空气腔6的第二部分位于所述下盒体1.2内。

在本实施例中，上盒体1.1与下盒体1.2通过固定完成组装。

如图2所示，在本发明的实施例中，芯片电路5包括微带探针5.1、电感5.2和微带线5.3，所述微带探针5.1与所述电感5.2相连，所述电感5.2与所述微带线5.3相连，第一级电感5.2的第一部分位于第一波导腔2或第二波导腔3内，所述第一级电感5.2的第二部分位于所述空气腔6内。

在本实施例中，芯片电路5可以是左、右完全相同的结构，也可是不同的结构，根据需要设置。

如图2所示，在本发明的实施例中，基底4上设有对齐标识7，所述对齐标识7包含至少一条对齐线。

在本实施例中，对齐标识7用于在基底4伸入到波导腔时用于与波导腔的边对齐，来确定基底4的伸入的深度。有效帮助芯片装配对准，减小装配误差带来的性能波动。

如图2所示，在本发明的实施例中，对齐标识7为直角三角形。

在本实施例中，直角三角形的一条之间边为对齐线。对齐线与波导腔窗口对齐。

在本实施例中，对齐标识7为两个，两个对齐标识7相对设置在基底4上。

如图3所示，在本发明的实施例中，芯片电路5到所述盒体的上表面的距离和所述芯片电路5到所述盒体的下表面1.21的距离，最低的一级阶梯6.1与上盒体1.1的底面在同一水平面。

在本实施例中，芯片电路5位于盒体的中心位置上。

如图4所示，在本发明的实施例中，下盒体1.2内设有与基底4相匹配的凹槽8，所述基底4设置在凹槽8内。

在本实施例中，凹槽8宽度为0.5mm，凹槽8高度0.4mm。

在本实施例中，基底4在再安装时要提前在凹槽8内涂抹导电胶。

为了便于理解，下面以两级电感为例进行说明：

芯片电路包括第一微带探针、第一电感、微带线、第二电感和第二微带探针。第一微带探针与第一电感相连，第一电感与微带线相连，微带线与第二电感相连，第二电感与第二微带探针相连。

第一电感与第二电感的级数和宽度相同。第一电感包括第一级电感和第二级电感，第一级电感宽度小于第二级电感。第二电感包括第三级电感和第四级电感，第三级电感宽度小于第四级电感。第二级电感和第四级电感分别与微带线的两端相连。第一级电感的第一部分在空气腔内，第二部分在第一波导腔内；第三级电感的第一部分在空气腔内，第二部分在第二波导腔内。也就是第一级电感穿过第一波导腔上的窗口，第三级电感穿过第二波导腔上的窗口。

空气腔上边缘与电感相对应部分设有两级阶梯，空气腔上与第一电感相对应的两级阶梯的高度为递增，空气腔上与第二电感相对应的两级阶梯的高度为递减。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种微带探针转换器，其特征在于，包括盒体；

第一波导腔，所述第一波导腔设置在所述盒体内；

第二波导腔，所述第二波导腔和所述第一波导腔相对设置在所述盒体内；

基底，所述基底的第一端伸入到所述第一波导腔内，所述基底的第二端伸入到所述第二波导腔内；

芯片电路，所述芯片电路设置在所述基底上，所述芯片电路的第一端伸入到所述第一波导腔内，所述芯片电路的第二端伸入到所述第二波导腔内，所述芯片电路包括至少两级电感；

空气腔，所述空气腔设置于所述第一波导腔和所述第二波导腔之间，并与所述第一波导腔和所述第二波导腔相连通形成贯通空间；所述基底和所述芯片电路位于所述贯通空间内，所述空气腔的底部与所述基底的底部在同一水平面；位于所述电感上方的空气腔的腔体形状为至少一级阶梯；

所述阶梯的高度与电感宽度呈正相关；

所述阶梯的级数与对应下方的电感的级数相同。

2.如权利要求1所述的微带探针转换器，其特征在于，所述基底上设有对齐标识，所述对齐标识包含至少一条对齐线。

3.如权利要求2所述的微带探针转换器，其特征在于，所述对齐标识为直角三角形。

4.如权利要求1所述的微带探针转换器，其特征在于，所述芯片电路包括微带探针、电感和微带线，所述微带探针与所述电感相连，所述电感与所述微带线相连，第一级电感的第一部分位于第一波导腔或第二波导腔内，所述第一级电感的第二部分位于所述空气腔内。

5.如权利要求1所述的微带探针转换器，其特征在于，所述基底与所述盒体的下表面平行设置。

6.如权利要求1所述的微带探针转换器，其特征在于，所述盒体包括上盒体和下盒体，所述基底和所述芯片电路设置在下盒体内，所述第一波导腔的第一部分位于所述上盒体内，所述第一波导腔的第二部分位于所述下盒体内，所述第二波导腔的第一部分位于所述上盒体内，所述第二波导腔的第二部分位于所述下盒体内，所述空气腔的第一部分位于所述上盒体内，所述空气腔的第二部分位于所述下盒体内。

7.如权利要求6所述的微带探针转换器，其特征在于，所述下盒体内设有与基底相匹配的凹槽，所述基底设置在凹槽内。

8.如权利要求6所述的微带探针转换器，其特征在于，所述芯片电路到所述盒体的上表面的距离和所述芯片电路到所述盒体的下表面的距离相等，最低的一级阶梯与上盒体的底面在同一水平面。

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