太赫茲二倍頻平衡式倍頻電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太赫茲二倍頻平衡式倍頻電路，涉及用非正頻率從一個獨立信號源倍頻或分頻產(chǎn)生振蕩的裝置技術(shù)領(lǐng)域。所述倍頻電路包括射頻輸入波導(dǎo)、石英基板和輸出波導(dǎo)，在石英基板上倒裝焊接兩個分立的多管結(jié)GaAs基倍頻二極管組件作為非線性倍頻器件，兩個GaAs基倍頻二極管組件采用直流反向串聯(lián)的形式，可以根據(jù)倍頻電路的頻率高低選擇單管2管芯或者單管4管芯，通過在石英電路上對傳輸?shù)碾妶鲞M行模式轉(zhuǎn)換，構(gòu)成了一個二倍頻平衡式電路。所述倍頻電路中的肖特基二極管組件與輸入波導(dǎo)分離，管結(jié)數(shù)量不再受制于輸入波導(dǎo)的寬度，與傳統(tǒng)平衡式倍頻電路相比，承受輸入功率的能力有所增加。
【專利說明】
太赫茲二倍頻平衡式倍頻電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用非正頻率從一個獨立信號源倍頻或分頻產(chǎn)生振蕩的裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太赫茲二倍頻平衡式倍頻電路。
【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲(THz)波從廣義上來講，是指頻率在0.1-1OTHz范圍內(nèi)的電磁波，其中l(wèi)THz=1000GHz，也有人認為太赫茲頻率是指0.3THz-3THz范圍內(nèi)的電磁波。THz波在電磁波頻譜中占有很特殊的位置，THz技術(shù)是國際科技界公認的一個非常重要的交叉前沿領(lǐng)域。
[0003]基于固態(tài)電子技術(shù)對太赫茲頻率源進行拓展是一種有效的方式。目前用于太赫茲倍頻的電路形式主要有平衡式和非平衡式兩種。在電路技術(shù)的發(fā)展過程中，二次倍頻技術(shù)由于其倍頻效率高，得到了廣泛的發(fā)展。用于二次倍頻的電路中，基于平衡式的電路，效率可以高達40%到50%。典型的平衡式倍頻電路中，太赫茲肖特基二極管通過石英電路橫跨在輸入射頻波導(dǎo)中，由于輸入射頻波導(dǎo)寬度有限，也就限制了肖特基二極管的陽極結(jié)個數(shù)不能太多，一般為2個管結(jié)或者4個管結(jié)，導(dǎo)致不能承受太大的輸入功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種太赫茲二倍頻平衡式倍頻電路，所述倍頻電路中的肖特基二極管組件與輸入波導(dǎo)分離，管結(jié)數(shù)量不再受制于輸入波導(dǎo)的寬度，與傳統(tǒng)平衡式倍頻電路相比，承受輸入功率的能力有所增加。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種太赫茲二倍頻平衡式倍頻電路，其特征在于:包括射頻輸入波導(dǎo)、石英基板和輸出波導(dǎo)，所述石英基板的一端內(nèi)嵌在所述射頻輸入波導(dǎo)上，所述石英基板的另一端內(nèi)嵌在所述輸出波導(dǎo)上，所述石英基板上設(shè)有電路，所述電路包括輸入過渡微帶線，輸入過渡微帶線位于射頻輸入波導(dǎo)上方的石英基板上，所述輸入過渡微帶線的一端為射頻信號輸入端，另一端向射頻輸入波導(dǎo)與輸出波導(dǎo)之間的石英基板延伸，該端與第一微帶線的一端連接，第一微帶線的另一端經(jīng)低通濾波器與射頻匹配微帶線的一端連接，射頻匹配微帶線的另一端經(jīng)第二微帶線與輸出過渡微帶線的一端連接，輸出過渡微帶線的另一端為倍頻信號輸出端，所述輸出過渡微帶線位于輸出波導(dǎo)上方的石英基板上，第一反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件的一端與射頻匹配微帶線的一端連接，第一反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件的另一端與第一接地端連接，第二反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件的一端與射頻匹配微帶線的一端連接，第二反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件的另一端與第二接地端連接，且所述太赫茲倍頻二極管分別位于所述射頻匹配微帶線的前后兩側(cè)；
射頻輸入信號在射頻輸入波導(dǎo)中經(jīng)轉(zhuǎn)換進入石英基板上的電路，射頻輸入信號經(jīng)過低通濾波器后，由于接地微帶線的出現(xiàn)，電場E由射頻匹配微帶線指向接地端，此時在每個射頻信號正半周期內(nèi)，所述肖特基二極管組件有一半管結(jié)工作，另一半管結(jié)不工作，而在射頻信號反向周期內(nèi)，也有一半管結(jié)工作，另一半管結(jié)不工作，在電路中電場E形式為準(zhǔn)TEM波。
[0006]進一步的技術(shù)方案在于:每個所述反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件包括四個GaAs 二極管，其中每兩個GaAs 二極管為一組，每組中的GaAs 二極管相互串聯(lián)，兩組GaAs 二極管的正極相互連接在一起，其中一組GaAs二極管的負極與射頻匹配微帶線連接，另一組GaAs 二極管的負極與接地端連接。
[0007]進一步的技術(shù)方案在于:每個所述反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件包括兩個GaAs 二極管，兩個GaAs 二極管的正極相互連接，其中的一個GaAs 二極管的負極與射頻匹配微帶線連接，另一個GaAs 二極管的負極與接地端連接。
[0008]進一步的技術(shù)方案在于:所述低通濾波器為5階或7階高低阻抗微帶線。
[0009]進一步的技術(shù)方案在于:所述射頻輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)上設(shè)有波導(dǎo)槽，所述石英基板內(nèi)嵌在所述波導(dǎo)槽內(nèi)。
[0010]進一步的技術(shù)方案在于:所述石英基板的厚度為30微米到75微米。
[0011]進一步的技術(shù)方案在于:所述接地端通過導(dǎo)電膠與腔體實現(xiàn)接地。
[0012]進一步的技術(shù)方案在于:所述微帶線的制作材料為Au，厚度為2微米至4微米。
[0013]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明采用石英作為電路基板，在石英基板上倒裝焊接兩個分立的多管結(jié)GaAs基倍頻二極管組件作為非線性倍頻器件，兩個GaAs基倍頻二極管組件采用直流反向串聯(lián)的形式，可以根據(jù)倍頻電路的頻率高低選擇單管2管芯或者單管4管芯，通過在石英電路上對傳輸?shù)碾妶鲞M行模式轉(zhuǎn)換，構(gòu)成了一個二倍頻平衡式電路。所述倍頻電路中的肖特基二極管組件與輸入波導(dǎo)分離，管結(jié)數(shù)量不再受制于輸入波導(dǎo)的寬度，與傳統(tǒng)平衡式倍頻電路相比，承受輸入功率的能力有所增加。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的原理圖；
其中:101、射頻輸入波導(dǎo)102、石英基板103、輸入過渡微帶線104、第一微帶線105、低通濾波器106、射頻匹配微帶線107、第一接地端108、第二接地端109、第一反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件110、第二反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件111、第二微帶線112、輸出過渡微帶線113、輸出波導(dǎo)。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0016]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種太赫茲二倍頻平衡式倍頻電路，包括射頻輸入波導(dǎo)11、石英基板1 2和輸出波導(dǎo)113，所述石英基板1 2的一端內(nèi)嵌在所述射頻輸入波導(dǎo)1I上，所述石英基板102的另一端內(nèi)嵌在所述輸出波導(dǎo)113上。進一步的，所述射頻輸入波導(dǎo)101和輸出波導(dǎo)113上設(shè)有波導(dǎo)槽，所述石英基板102內(nèi)嵌在所述波導(dǎo)槽內(nèi)，所述石英基板102的厚度一般為30微米到75微米。
[0018]所述石英基板102上設(shè)有電路，所述電路包括輸入過渡微帶線103，輸入過渡微帶線103位于射頻輸入波導(dǎo)101上方的石英基板102上;所述輸入過渡微帶線103的一端為射頻信號輸入端，另一端向射頻輸入波導(dǎo)101與輸出波導(dǎo)113之間的石英基板102延伸，該端與第一微帶線104的一端連接，第一微帶線104的另一端經(jīng)低通濾波器105與射頻匹配微帶線106的一端連接，所述低通濾波器105為5階或7階高低阻抗微帶線，射頻匹配微帶線106的另一端經(jīng)第二微帶線111與輸出過渡微帶線112的一端連接，輸出過渡微帶線112的另一端為倍頻信號輸出端。低通濾波器的作用是將輸入的射頻信號最大的傳輸至二極管處，同時阻止射頻信號的2次諧波向輸入端反饋，射頻匹配微帶線的作用是將輸入射頻信號阻抗跟二極管的阻抗進行阻抗匹配，以使得射頻信號最大程度的饋入GaAs肖特基二極管組件中。
[0019]所述輸出過渡微帶線112位于輸出波導(dǎo)113上方的石英基板102上，第一反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件109的一端與射頻匹配微帶線106的一端連接，第一反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件109的另一端與第一接地端107連接，第二反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件110的一端與射頻匹配微帶線106的一端連接，第二反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件110的另一端與第二接地端108連接，且所述太赫茲倍頻二極管分別位于所述射頻匹配微帶線106的前后兩側(cè)，所述接地端通過導(dǎo)電膠與腔體實現(xiàn)接地。
[0020]射頻輸入信號在射頻輸入波導(dǎo)101中經(jīng)轉(zhuǎn)換進入石英基板上的電路，射頻輸入信號經(jīng)過低通濾波器后，由于接地微帶線的出現(xiàn)，電場E由射頻匹配微帶線106指向接地端，此時在每個射頻信號正半周期內(nèi)，所述肖特基二極管組件有一半管結(jié)工作，另一半管結(jié)不工作，而在射頻信號反向周期內(nèi)，也有一半管結(jié)工作，另一半管結(jié)不工作，在電路中電場E形式為準(zhǔn)TEM波。
[0021 ]所述反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件的形式有兩種:
第一種:每個所述反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件包括四個GaAs 二極管，其中每兩個GaAs 二極管為一組，每組中的GaAs 二極管相互串聯(lián)，兩組GaAs 二極管的正極相互連接在一起，其中一組GaAs二極管的負極與射頻匹配微帶線連接，另一組GaAs二極管的負極與接地端連接。
[0022]第二種:每個所述反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件包括兩個GaAs二極管，兩個GaAs 二極管的正極相互連接，其中的一個GaAs 二極管的負極與射頻匹配微帶線連接，另一個GaAs二極管的負極與接地端連接。優(yōu)選的，石英基板上的微帶線，均由金屬Au制成，金屬的厚度為2到4個微米。
[0023]所述倍頻電路中的肖特基二極管組件與輸入波導(dǎo)分離，管結(jié)數(shù)量不再受制于輸入波導(dǎo)的寬度，與傳統(tǒng)平衡式倍頻電路相比，承受輸入功率的能力有所增加。
【主權(quán)項】
1.一種太赫茲二倍頻平衡式倍頻電路，其特征在于:包括射頻輸入波導(dǎo)(101)、石英基板(102)和輸出波導(dǎo)(113)，所述石英基板(102)的一端內(nèi)嵌在所述射頻輸入波導(dǎo)(101)上，所述石英基板(102)的另一端內(nèi)嵌在所述輸出波導(dǎo)(113)上，所述石英基板(102)上設(shè)有電路，所述電路包括輸入過渡微帶線(103)，輸入過渡微帶線(103)位于射頻輸入波導(dǎo)(101)上方的石英基板(102)上，所述輸入過渡微帶線(103)的一端為射頻信號輸入端，另一端向射頻輸入波導(dǎo)(101)與輸出波導(dǎo)(I 13)之間的石英基板(102)延伸，該端與第一微帶線(104)的一端連接，第一微帶線(104)的另一端經(jīng)低通濾波器(105)與射頻匹配微帶線(106)的一端連接，射頻匹配微帶線(106)的另一端經(jīng)第二微帶線(111)與輸出過渡微帶線(112)的一端連接，輸出過渡微帶線(112)的另一端為倍頻信號輸出端，所述輸出過渡微帶線(112)位于輸出波導(dǎo)(113)上方的石英基板(102)上，第一反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件(109)的一端與射頻匹配微帶線(106)的一端連接，第一反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件(109)的另一端與第一接地端(107)連接，第二反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件(110)的一端與射頻匹配微帶線(106)的一端連接，第二反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件(110)的另一端與第二接地端(108)連接，且所述太赫茲倍頻二極管分別位于所述射頻匹配微帶線(106)的前后兩側(cè)； 射頻輸入信號在射頻輸入波導(dǎo)(101)中經(jīng)轉(zhuǎn)換進入石英基板上的電路，射頻輸入信號經(jīng)過低通濾波器后，由于接地微帶線的出現(xiàn)，電場E由射頻匹配微帶線(106)指向接地端，此時在每個射頻信號正半周期內(nèi)，所述肖特基二極管組件有一半管結(jié)工作，另一半管結(jié)不工作，而在射頻信號反向周期內(nèi)，也有一半管結(jié)工作，另一半管結(jié)不工作，在電路中電場E形式為準(zhǔn)TEM波。2.如權(quán)利要求1所述的太赫茲二倍頻平衡式倍頻電路，其特征在于:每個所述反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件包括四個GaAs 二極管，其中每兩個GaAs 二極管為一組，每組中的GaAs 二極管相互串聯(lián)，兩組GaAs 二極管的正極相互連接在一起，其中一組GaAs 二極管的負極與射頻匹配微帶線連接，另一組GaAs 二極管的負極與接地端連接。3.如權(quán)利要求1所述的太赫茲二倍頻平衡式倍頻電路，其特征在于:每個所述反向串聯(lián)GaAs太赫茲倍頻二極管組件包括兩個GaAs 二極管，兩個GaAs 二極管的正極相互連接，其中的一個GaAs二極管的負極與射頻匹配微帶線連接，另一個GaAs二極管的負極與接地端連接。4.如權(quán)利要求1所述的太赫茲二倍頻平衡式倍頻電路，其特征在于:所述低通濾波器(105)為5階或7階高低阻抗微帶線。5.如權(quán)利要求1所述的太赫茲二倍頻平衡式倍頻電路，其特征在于:所述射頻輸入波導(dǎo)(101)和輸出波導(dǎo)(113)上設(shè)有波導(dǎo)槽，所述石英基板(102)內(nèi)嵌在所述波導(dǎo)槽內(nèi)。6.如權(quán)利要求1所述的太赫茲二倍頻平衡式倍頻電路，其特征在于:所述石英基板(102)的厚度為30微米到75微米。7.如權(quán)利要求1所述的太赫茲二倍頻平衡式倍頻電路，其特征在于:所述接地端通過導(dǎo)電膠與腔體實現(xiàn)接地。8.如權(quán)利要求1所述的太赫茲二倍頻平衡式倍頻電路，其特征在于:所述微帶線的制作材料為Au，厚度為2微米至4微米。
【文檔編號】H03B19/14GK105958944SQ201610347864
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】王俊龍, 馮志紅, 楊大寶, 梁士雄, 張立森, 趙向陽, 邢東
【申請人】中國電子科技集團公司第十三研究所