CN114335964A - 一种高集成度波导混频微系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高集成度波导混频微系统，其包括：混频芯片、波导结构A、波导结构B和芯片安装结构；所述混频芯片由芯片探针A、芯片探针B、混频管、中频微带线、匹配结构A、匹配结构B、芯片介质基板组成；所述波导结构A用于将输入射频信号通过芯片探针A耦合到混频管处；所述波导结构B用于将输入本振信号通过芯片探针B耦合到混频管处；射频信号和本振信号在混频管处通过混频生成的中频信号通过中频微带线输出；波导结构A、波导结构B安装在芯片安装结构上。本发明的混频芯片可集成混频管、微带线、匹配结构、探针等，与传统结构相比，去掉了不必要的传统微带探针、过渡微带及金丝键合，提高了集成度、简化了结构和装配难度。
Description
技术领域
本发明涉及毫米波相控阵雷达领域，具体公开了一种高集成度波导混频微系统。
背景技术
近年来，毫米波相控阵雷达和微波通信等领域发展迅猛，与之相关的设备也需要进一步提升集成度和性能。
传统波导混频系统使用尺寸较大的微带探针和过渡微带，器件之间通过金丝键合连接，在集成度和装配难度方面不能满足现在的工程要求，因此，解决波导混频系统的集成度较低的问题变得愈加重要。
本发明为解决传统波导混频系统提出了一种高集成度波导混频微系统，提高了集成度，降低了装配难度。
发明内容
本发明的目的在于，针对传统混频系统中使用较大微带探针和过渡微带，器件之间通过金丝键合连接，在集成度和装配难度方面不能满足现在的工程要求的问题，提出了一种高集成度波导混频微系统，提高了集成度，降低了装配难度。
本发明采用的技术方案如下：
一种高集成度波导混频微系统，其包括：混频芯片、波导结构A、波导结构B和芯片安装结构；所述混频芯片由芯片探针A、芯片探针B、混频管、中频微带线、匹配结构A、匹配结构B、芯片介质基板组成；所述波导结构A用于将输入射频信号通过芯片探针A耦合到混频管处；所述波导结构B用于将输入本振信号通过芯片探针B耦合到混频管处；射频信号和本振信号在混频管处通过混频生成的中频信号通过中频微带线输出；波导结构A、波导结构B安装在芯片安装结构上；所述芯片探针A、芯片探针B、混频管、中频微带线、匹配结构A、匹配结构B均设置在所述芯片介质基板上表面。
可选的，所述芯片介质基板下表面镀金；当所述芯片探针A到芯片介质基板下表面镀金接地短路面的距离为射频信号介质波长的四分之一时，芯片探针A处于射频信号电场最强处；当所述芯片探针B到芯片介质基板下表面镀金接地短路面的距离为本振信号介质波长的四分之一时，芯片探针B处于本振信号电场最强处。
可选的，所述芯片探针A、芯片探针B集成在芯片介质基板上。
可选的，所述芯片探针A、芯片探针B、中频微带线、混频管、匹配结构A和匹配结构B均固定在芯片介质基板上，芯片探针A和芯片探针B对称设置在芯片介质基板的两侧，中频微带线与芯片介质基板长边方向垂直。
可选的，所述混频芯片、波导结构A、波导结构B、芯片安装结构是四个相互独立的单元。
可选的，所述波导结构A和波导结构B为矩形波导、圆波导、脊波导或同轴波导中的一种。
可选的，所述芯片安装结构开有凹槽，所述混频芯片安装在凹槽内。
可选的，所述混频管分别与所述芯片探针A、所述芯片探针B和所述中频微带线相连接。
可选的，所述芯片探针A通过所述匹配结构A与所述混频管相连接，所述芯片探针B通过所述匹配结构B与混频管相连接。
可选的，所述波导结构A和波导结构B通过导电胶或者螺钉安装在所述芯片安装结构上。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明去掉了不必要的传统微带探针、过渡微带及金丝键合，将芯片探针集成在芯片上，减小了尺寸，提高了集成度。
2. 本发明提出的一种高集成度波导混频微系统具有结构简单、装配方便的特点，并且可以根据实际需求灵活更改设计来满足使用要求。
3. 本发明不局限于混频电路，在其它毫米波频段芯片和波导的连接中也有广泛的应用价值。
附图说明
图1为本发明实例提供的一种高集成度波导混频微系统的示意图；
附图标号：1是混频芯片，2是波导结构A，3是波导结构B，4是芯片安装结构，11是芯片探针A，12是芯片探针B，13是混频管，14是中频微带线，15是匹配结构A，16是匹配结构B，17是芯片介质基板。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
参见图1，本发明提供了一种高集成度波导混频微系统的实施例，其包括：混频芯片1、波导结构A2、波导结构B3和芯片安装结构4；混频芯片1由芯片探针A11、芯片探针B12、混频管13、中频微带线14、匹配结构A15、匹配结构B16、芯片介质基板17组成；波导结构A2用于将输入射频信号通过芯片探针A11耦合到混频管13处；波导结构B3用于将输入本振信号通过芯片探针B12耦合到混频管13处；射频信号和本振信号在混频管13处通过混频生成的中频信号通过中频微带线14输出；波导结构A2、波导结构B3安装在芯片安装结构4上；芯片探针A11、芯片探针B12、混频管13、中频微带线14、匹配结构A15、匹配结构B16均设置在芯片介质基板17上表面。
本实施例中，芯片介质基板17下表面镀金；当芯片探针A11到芯片介质基板17下表面镀金接地短路面的距离为射频信号介质波长的四分之一时，芯片探针A11处于射频信号电场最强处；当芯片探针B12到芯片介质基板17下表面镀金接地短路面的距离为本振信号介质波长的四分之一时，芯片探针B12处于本振信号电场最强处。
本实施例中，芯片探针A11、芯片探针B12集成在芯片介质基板17上。
本实施例中，芯片探针A11、芯片探针B12、中频微带线14、混频管13、匹配结构A15和匹配结构B16均固定在芯片介质基板17上，芯片探针A11和芯片探针B12对称设置在芯片介质基板17的两侧，中频微带线14与芯片介质基板17长边方向垂直。
本实施例中，混频芯片1、波导结构A2、波导结构B3、芯片安装结构4是四个相互独立的单元。
本实施例中，波导结构A2和波导结构B3为矩形波导、圆波导、脊波导或同轴波导中的一种。
本实施例中，芯片安装结构4开有凹槽，混频芯片1安装在凹槽内。
本实施例中，混频管13分别与芯片探针A11、芯片探针B12和中频微带线14相连接。
本实施例中，芯片探针A11通过匹配结构A15与混频管13相连接，芯片探针B12通过匹配结构B16与混频管相连接。
本实施例中，波导结构A2和波导结构B3通过导电胶或者螺钉安装在芯片安装结构4上。
本发明实施例，选取3mm频段混频器为例，射频频率为92~94GHz，本振频率为88GHz，中频频率为4~6GHz。波长公式如下：
其中，
是真空速度，
是工作频率，
是相对介电常数。
由上述表达式可知，射频信号和本振信号对应的介质波长和波导波长较为接近，因此可以选择一样的芯片探针到芯片介质基板下表面接地短路面的距离和波导尺寸，这样可以有效减小设计难度和装配难度。
混频芯片1的介质材料选用介电常数为11.8的Si介质基板，考虑当射频频率为92GHz，四分之一介质波长约为237μm，当本振频率为88GHz，四分之一介质波长约为248μm，二者较为接近，故选用240μm，可同时满足二者要求；芯片介质基板下表面镀金接地，与240μm厚的Si介质基板配合实现探针处于四分之一介质波长短路面位置的效果。芯片探针A11、芯片探针B12、混频管13和中频微带线14在芯片介质基板的上表面；芯片探针A11、芯片探针B12对称设置在芯片介质基板17的两侧，中频微带线14与芯片介质基板17长边方向垂直；混频芯片通过导电胶或者金锡等材料粘接在开有凹槽的芯片安装结构4内，保证混频芯片背面接地良好。竖向设置的波导结构A2和波导结构B3通过导电胶或者螺钉安装在芯片安装结构4的对应位置上，实现波导到探针的能量耦合过渡。
与传统结构相比，本案例去掉了不必要的传统微带探针、过渡微带及金丝键合，提高了集成度、简化了结构和装配难度。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种高集成度波导混频微系统，其特征在于，包括：混频芯片、波导结构A、波导结构B和芯片安装结构；所述混频芯片由芯片探针A、芯片探针B、混频管、中频微带线、匹配结构A、匹配结构B、芯片介质基板组成；所述波导结构A用于将输入射频信号通过芯片探针A耦合到混频管处；所述波导结构B用于将输入本振信号通过芯片探针B耦合到混频管处；射频信号和本振信号在混频管处通过混频生成的中频信号通过中频微带线输出；波导结构A、波导结构B安装在芯片安装结构上；所述芯片探针A、芯片探针B、混频管、中频微带线、匹配结构A、匹配结构B均设置在所述芯片介质基板上表面。
2.根据权利要求1所述的一种高集成度波导混频微系统，其特征在于，所述芯片介质基板下表面镀金；当所述芯片探针A到芯片介质基板下表面镀金接地短路面的距离为射频信号介质波长的四分之一时，芯片探针A处于射频信号电场最强处；当所述芯片探针B到芯片介质基板下表面镀金接地短路面的距离为本振信号介质波长的四分之一时，芯片探针B处于本振信号电场最强处。
3.根据权利要求1所述的一种高集成度波导混频微系统，其特征在于，所述芯片探针A、芯片探针B集成在芯片介质基板上。
4.根据权利要求1所述的一种高集成度波导混频微系统，其特征在于，所述芯片探针A、芯片探针B、中频微带线、混频管、匹配结构A和匹配结构B均固定在芯片介质基板上，芯片探针A和芯片探针B对称设置在芯片介质基板的两侧，中频微带线与芯片介质基板长边方向垂直。
5.根据权利要求1所述的一种高集成度波导混频微系统，其特征在于，所述混频芯片、波导结构A、波导结构B、芯片安装结构是四个相互独立的单元。
6.根据权利要求1所述的一种高集成度波导混频微系统，其特征在于，所述波导结构A和波导结构B为矩形波导、圆波导、脊波导或同轴波导中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种高集成度波导混频微系统，其特征在于，所述芯片安装结构开有凹槽，所述混频芯片安装在凹槽内。
8.根据权利要求1所述的一种高集成度波导混频微系统，其特征在于，所述混频管分别与所述芯片探针A、所述芯片探针B和所述中频微带线相连接。
9.根据权利要求1所述的一种高集成度波导混频微系统，其特征在于，所述芯片探针A通过所述匹配结构A与所述混频管相连接，所述芯片探针B通过所述匹配结构B与混频管相连接。
10.根据权利要求1所述的一种高集成度波导混频微系统，其特征在于，所述波导结构A和波导结构B通过导电胶或者螺钉安装在所述芯片安装结构上。
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Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1501546A (zh) * | 2002-10-21 | 2004-06-02 | ��������ͨ���о�Ժ | 波导管结构化组件及其制造方法 |
| US7109823B1 (en) * | 2005-01-07 | 2006-09-19 | Hrl Lab Llc | Image guide coupler switch |
| US20100231322A1 (en) * | 2009-03-16 | 2010-09-16 | International Business Machines Corporation | On-chip millimeter wave lange coupler |
| US8027110B1 (en) * | 2010-07-27 | 2011-09-27 | Tdk Corporation | Apparatus for measuring magnetic field of microwave-assisted head |
| US20140125425A1 (en) * | 2012-11-08 | 2014-05-08 | Zte (Usa) Inc. | Compact microstrip to waveguide dual coupler transition |
| CN104377418A (zh) * | 2014-11-06 | 2015-02-25 | 电子科技大学 | 基于集成技术的太赫兹多功能器件 |
| CN104660171A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-05-27 | 电子科技大学 | 一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器 |
| CN107370458A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-11-21 | 电子科技大学 | 一种基于单片集成技术的太赫兹混频电路 |
| CN112164853A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-01 | 南京航空航天大学 | 一种基于微带线和基片集成波导结构的前向波定向耦合器 |
| CN213278346U (zh) * | 2020-09-11 | 2021-05-25 | 四川欣科奥电子科技有限公司 | 一种新型波导微带过渡 |
| CN113904076A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-01-07 | 成都雷电微晶科技有限公司 | 一种w波段具有镜频抑制特性的h面探针过渡结构 |
| CN114068499A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-02-18 | 电子科技大学长三角研究院(湖州) | 一种基于悬置微带倒扣的太赫兹芯片封装结构 |
-
2022
- 2022-03-11 CN CN202210235642.4A patent/CN114335964B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1501546A (zh) * | 2002-10-21 | 2004-06-02 | ��������ͨ���о�Ժ | 波导管结构化组件及其制造方法 |
| US7109823B1 (en) * | 2005-01-07 | 2006-09-19 | Hrl Lab Llc | Image guide coupler switch |
| US20100231322A1 (en) * | 2009-03-16 | 2010-09-16 | International Business Machines Corporation | On-chip millimeter wave lange coupler |
| CN102349188A (zh) * | 2009-03-16 | 2012-02-08 | 国际商业机器公司 | 片上毫米波蓝吉耦合器 |
| US8027110B1 (en) * | 2010-07-27 | 2011-09-27 | Tdk Corporation | Apparatus for measuring magnetic field of microwave-assisted head |
| US20140125425A1 (en) * | 2012-11-08 | 2014-05-08 | Zte (Usa) Inc. | Compact microstrip to waveguide dual coupler transition |
| CN104377418A (zh) * | 2014-11-06 | 2015-02-25 | 电子科技大学 | 基于集成技术的太赫兹多功能器件 |
| CN104660171A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-05-27 | 电子科技大学 | 一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器 |
| CN107370458A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-11-21 | 电子科技大学 | 一种基于单片集成技术的太赫兹混频电路 |
| CN213278346U (zh) * | 2020-09-11 | 2021-05-25 | 四川欣科奥电子科技有限公司 | 一种新型波导微带过渡 |
| CN112164853A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-01 | 南京航空航天大学 | 一种基于微带线和基片集成波导结构的前向波定向耦合器 |
| CN114068499A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-02-18 | 电子科技大学长三角研究院(湖州) | 一种基于悬置微带倒扣的太赫兹芯片封装结构 |
| CN113904076A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-01-07 | 成都雷电微晶科技有限公司 | 一种w波段具有镜频抑制特性的h面探针过渡结构 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| DEZHI DING ET AL.: "A W-band low conversion loss single balanced mixer with planar GaAs Schottky diodes", 《IEEE》 * |
| 杨晓帆: "基于平面肖特基二极管的太赫兹分谐波混频器研究", 《中国博士学位论文全文数据库信息科技辑》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114335964B (zh) | 2022-07-12 |
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