CN114497948B

CN114497948B - 一种毫米波转换结构

Info

Publication number: CN114497948B
Application number: CN202210094474.1A
Authority: CN
Inventors: 李晓林
Original assignee: CETC 13 Research Institute
Current assignee: CETC 13 Research Institute
Priority date: 2022-01-26
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2023-05-16
Anticipated expiration: 2042-01-26
Also published as: CN114497948A

Abstract

本发明提供了一种毫米波转换结构，属于波导转接技术领域，包括盒体、射频芯片、载体以及转换器件，盒体内设有容纳腔，盒体上开设有波导口，射频芯片安装于容纳腔内，且位于波导口的一侧，载体安装于容纳腔内，且位于波导口的正上方；载体上设有贯穿孔，且上下端均设有密封连接层，转换器件安装于载体的上端，转换器件包括上表层、信号传输层以及下表层，上表层和下表层分别设有与信号传输层连通的连接口和输出端口；射频芯片与连接口相连接，输出端口与贯穿孔相对应，信号传输层为基片介质集成制件。本发明提供的毫米波转换结构，既提高了毫米波转换结构的气密性指标，又减少了信号的损耗。

Description

一种毫米波转换结构

技术领域

本发明属于波导转接技术领域，更具体地说，是涉及一种毫米波转换结构。

背景技术

随着半导体材料和加工制造工艺的快速发展，毫米波单片集成电路技术的成熟度也越来越高，毫米波器件的应用也越来越广泛。新一代雷达、通信系统、等电子系统要求工作在高频段，具备宽带宽、小型化的特点，毫米波单片集成电路的发展为这些应用需求提供了实现的可能。

在实际的工程应用中，为了保证系统的长期可靠性，采用毫米波集成电路制作的微波组件需要满足气密性指标。气密性封装可以保证组件内部的环境稳定性，避免外界水汽、盐雾、自由粒子等对内部器件造成损伤。同时插入电缆或元件会产生一定的信号损耗，不利于毫米波单片集成电路的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种毫米波转换结构，以解决现有技术中存在的微波组件的气密性指标较差，且易产生信号损耗的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种毫米波转换结构，包括：

盒体，内设有容纳腔；所述盒体上开设有与所述容纳腔相连通的波导口；

射频芯片，安装于所述容纳腔内，且位于所述波导口的一侧；

载体，安装于所述容纳腔内，且位于所述波导口的正上方；所述载体上设有与所述波导口相对应的贯穿孔；所述载体的上下端均设有密封连接层；

转换器件，安装于所述载体的上端；所述转换器件包括上下依次设置的上表层、信号传输层以及下表层，所述上表层和所述下表层分别设有与所述信号传输层连通的连接口和输出端口；所述射频芯片与所述连接口相连接，所述输出端口与所述贯穿孔相对应，所述信号传输层为基片介质集成制件。

在一种可能的实现方式中，所述容纳腔包括相邻设置的第一安装面和第二安装面，所述第一安装面高于所述第二安装面；所述波导口与所述第二安装面相对应；所述射频芯片安装于所述第一安装面上，所述载体安装于所述第二安装面上。

在一种可能的实现方式中，所述载体的外侧面与所述容纳腔的内壁之间设有间隙。

在一种可能的实现方式中，所述信号传输层上设有多个金属化通孔，且多个所述金属化通孔围成介质腔；所述连接口位于所述介质腔的正上方，所述输出端口位于所述介质腔的正下方。

在一种可能的实现方式中，所述连接口在所述信号传输层上的投影和所述输出端口在所述信号传输层上的投影均位于所述介质腔内部。

在一种可能的实现方式中，多个所述金属化通孔随所述连接口和所述输出端口的外轮廓布置。

在一种可能的实现方式中，所述上表层和所述下表层均设有金属镀层。

在一种可能的实现方式中，所述连接口为GSG共面波导形式的端口，所述射频芯片通过键合丝与所述连接口连接。

在一种可能的实现方式中，所述盒体为金属材质制件。

在一种可能的实现方式中，所述密封连接层为焊料。

本发明提供的毫米波转换结构的有益效果在于：与现有技术相比，本发明毫米波转换结构，将射频芯片、转换器件以及载体安装在容纳腔内部，且借助连接口、信号传输层、输出端口使射频芯片发出的能量信号可以垂直传输至波导口；在载体的上下端面分别设置密封连接层，使载体密封固定连接在盒体内，转换器件密封连接在载体上，使整个毫米波转换结构具有良好的气密性能，而信号传输层使用基片介质集成制件来进行信号传输，减少了能量信号的插入消耗；通过这种方式，既提高了毫米波转换结构的气密性指标，又减少了信号的损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明实施例提供的毫米波转换结构的内部结构示意图；

图2为本发明实施例提供的转换器件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的上表层和下表层的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的毫米波转换结构的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1、盒体；11、容纳腔；12、波导口；13、第一安装面；14、第二安装面；2、射频芯片；21、键合丝；3、载体；31、贯穿孔；32、密封连接层；33、间隙；4、转换器件；41、上表层；42、信号传输层；43、下表层；44、连接口；45、输出端口；46、金属化通孔。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图4，现对本发明提供的毫米波转换结构进行说明。一种毫米波转换结构，包括盒体1、射频芯片2、载体3以及转换器件4，盒体1内设有容纳腔11；盒体1上开设有与容纳腔11相连通的波导口12；射频芯片2安装于容纳腔11内，且位于波导口12的一侧；载体3安装于容纳腔11内，且位于波导口12的正上方；载体3上设有与波导口12相对应的贯穿孔31；载体3的上下端均设有密封连接层32；转换器件4安装于载体3的上端；转换器件4包括上下依次设置的上表层41、信号传输层42以及下表层43，上表层41和下表层43分别设有与信号传输层42连通的连接口44和输出端口45；射频芯片2与连接口44相连接，输出端口45与贯穿孔31相对应，信号传输层42为基片介质集成制件。

本发明提供的毫米波转换结构，与现有技术相比，将射频芯片2、转换器件4以及载体3安装在容纳腔11内部，且借助连接口44、信号传输层42、输出端口45使射频芯片2发出的能量信号可以垂直传输至波导口12；在载体3的上下端面分别设置密封连接层32，使载体3密封固定连接在盒体1内，转换器件4密封连接在载体3上，使整个毫米波转换结构具有良好的气密性能，而信号传输层42使用基片介质集成制件来进行信号传输，减少了能量信号的插入消耗；通过这种方式，既提高了毫米波转换结构的气密性指标，又减少了信号的损耗。

请参阅图1，作为本发明提供的毫米波转换结构的一种具体实施方式，容纳腔11包括相邻设置的第一安装面13和第二安装面14，第一安装面13高于第二安装面14；波导口12与第二安装面14相对应；射频芯片2安装于第一安装面13上，载体3安装于第二安装面14上，即，容纳腔11为阶梯状，将载体3安装在较低位置的第二安装面14上，使载体3的上端面与第一安装面13平齐，进而再将转换器件4安装在载体3上，并借助密封连接层32使两者密封连接，而射频芯片2安装在第一安装面13上，确保射频芯片2与转换器件4的安装高度相差不大，在使用键合丝21等使射频芯片2与转换器件4连接，使射频芯片2发出能力信号经过转换器件4传递至波导口12。

请参阅图1，作为本发明提供的毫米波转换结构的一种具体实施方式，载体3的外侧面与容纳腔11的内壁之间设有间隙33；在工作过程中射频芯片2、转换器件4温度升高而出现热膨胀现象，因此使用具有一定热膨胀系数的载体3，并且借助间隙33，使载体3在该毫米波转换结构中充当热膨胀系数匹配的角色。

请参阅图2，作为本发明提供的毫米波转换结构的一种具体实施方式，信号传输层42上设有多个金属化通孔46，且多个金属化通孔46围成介质腔；连接口44位于介质腔的正上方，输出端口45位于介质腔的正下方；通过这种结构的转换器件4，降低了插入连接所产生的能量损耗，保证高频毫米波频段系统的可靠、稳定地工作。射频芯片2的能量信号通过键合丝21馈入转换器件4中，进而再馈入波导口12中，实现能量信号的垂直传输。工作人员可以通过调节下表层43上的输出端口45以及介质腔的各项尺寸来调节转换器件4的工作频带、插入损耗以及驻波特性。

请参阅图2和图3，作为本发明提供的毫米波转换结构的一种具体实施方式，连接口44在信号传输层42上的投影和输出端口45在信号传输层42上的投影均位于介质腔内部；进而使自射频芯片2发出的能量信号可以准确、有效地穿过信号传输层42，并穿过输出端口45而馈入波导口12。

请参阅图2和图3，作为本发明提供的毫米波转换结构的一种具体实施方式，多个金属化通孔46随连接口44和输出端口45的外轮廓布置；即，沿连接口44、输出端口45的外轮廓布置为包围连接口44和输出端口45的形状，既能形成介质腔，又能减少金属化通孔46的数量。

请参阅图1至图3，作为本发明提供的毫米波转换结构的一种具体实施方式，连接口44为GSG共面波导形式的端口，射频芯片2通过键合丝21与连接口44连接；通过这种方式，可以直接使用键合丝21实现射频芯片2与转换器件4的连接，操作方便、快捷。

优选地，盒体1为金属材质制件。

优选地，上表层41和下表层43均设有金属镀层。

请参阅图1，作为本发明提供的毫米波转换结构的一种具体实施方式，密封连接层32为焊料，在将载体3安装在容纳腔11内时，载体3的下端通过焊料焊接固定在容纳腔11中，并能实现较好的密封效果；而在将转换器件4安装在载体3上时，同样通过焊料实现转换器件4与载体3之间的固定连接，且密封连接，进而保证盒体1具有良好的气密性能。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种毫米波转换结构，其特征在于，包括：

转换器件，安装于所述载体的上端；所述转换器件包括上下依次设置的上表层、信号传输层以及下表层，所述上表层和所述下表层分别设有与所述信号传输层连通的连接口和输出端口；所述射频芯片与所述连接口相连接，所述输出端口与所述贯穿孔相对应，所述信号传输层为基片介质集成制件；

容纳腔包括相邻设置的第一安装面和第二安装面，第一安装面高于第二安装面；波导口与第二安装面相对应；射频芯片安装于第一安装面上，载体安装于第二安装面上，容纳腔为阶梯状，载体安装在第二安装面上，载体的上端面与第一安装面平齐；借助密封连接层使转换器件与容纳腔密封连接；

信号传输层上设有多个金属化通孔，且多个金属化通孔围成介质腔；连接口位于介质腔的正上方，输出端口位于介质腔的正下方；射频芯片的能量信号通过键合丝馈入转换器件中，进而再馈入波导口中，实现能量信号的垂直传输；连接口在信号传输层上的投影和输出端口在信号传输层上的投影均位于介质腔内部；密封连接层为焊料，在将载体安装在容纳腔内时，载体的下端通过焊料焊接固定在容纳腔中，将转换器件安装在载体上时，同样通过焊料实现转换器件与载体之间的固定连接，且密封连接。

2.如权利要求1所述的毫米波转换结构，其特征在于，所述载体的外侧面与所述容纳腔的内壁之间设有间隙。

3.如权利要求1所述的毫米波转换结构，其特征在于，多个所述金属化通孔随所述连接口和所述输出端口的外轮廓布置。

4.如权利要求1所述的毫米波转换结构，其特征在于，所述上表层和所述下表层均设有金属镀层。

5.如权利要求1所述的毫米波转换结构，其特征在于，所述连接口为GSG共面波导形式的端口，所述射频芯片通过键合丝与所述连接口连接。

6.如权利要求1所述的毫米波转换结构，其特征在于，所述盒体为金属材质制件。