[發明專利]太赫茲準光倍頻器

有效

• 申請號: 201210382948.9
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN102904528A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 胡延安
• 申請（專利權）人: 胡延安
• 主分類號: H03B19/00
• 分類號: H03B19/00
• 代理公司: 北京思睿峰知識產權代理有限公司 11396
• 代理人: 龔海軍

技術領域

本發明涉及太赫茲波源技術領域，特別是涉及太赫茲準光倍頻器。?

背景技術

太赫茲是最后一段被開發的電磁頻譜。太赫茲輻射的獨特性能使得太赫茲成像技術成為當今研究熱點之一。太赫茲源一直是太赫茲系統的關鍵部件之一。可以通過真空電子器件產生太赫茲信號，也可以通過低頻源結合倍頻器的方式產生本振信號。低頻源結合倍頻的太赫茲信號產生方式是一種比較常見的方式。這種方式相比于真空電子器件源來說，具有體積小、重量輕等優勢；同時可以通過低頻源的鎖相、調制等實現太赫茲信號的鎖相、調制等。?

通常，采用的太赫茲倍頻器是波導基的倍頻器。由于太赫茲頻段波長小，故波導口等機械特征尺寸小，不易于加工；另外，不易于采用空間功率合成技術提高太赫茲信號功率。?

若采用單管結構，可以實現任意次數的倍頻，但是這種倍頻拓撲結構效率較低，不適用于奇次倍頻器。?

另外，傳統的奇次倍頻器中，非線性器件采用反向平行對管形式。但是，這種結構不能同時對非線性器件加載偏置，從而會損失一部分變頻效率。?

發明內容

本發明是鑒于上述問題所提出的，其目的是提出一種準光倍頻器，體積小，重量輕，易于形成空間功率合成陣列；?

本發明的另一個目的是提出一種準光奇次倍頻器，可以實現奇次倍頻功能。?

本發明的另一個目的是提出一種可偏置準光奇次倍頻器，可以?實現非線性器件的同時偏置，具有較高的倍頻效率。?

根據本發明第一方面，提供了一種太赫茲準光倍頻器，包括第一隔直電容、濾波器、倍頻天線和準光器件；所述倍頻天線包括天線和非線性器件；輸入信號經過第一隔直電容、濾波器后加載到倍頻天線上，輸入信號通過濾波器，輸入信號的各次諧波分量被濾波器抑制；倍頻天線的非線性器件對加載到倍頻天線上的輸入信號產生諧波分量；倍頻天線的天線將所需的輸出信號輻射出去；準光器件使輸出信號具有更好的方向性。?

所述太赫茲準光倍頻器還包括扼流電感；直流信號經過扼流電感加載在倍頻天線上，扼流電感抑制輸入信號及其各次諧波分量。?

倍頻天線的非線性器件為太赫茲肖特基二極管；所述天線為平面天線，平面天線的中心頻率為輸出信號頻率。倍頻天線采用半導體工藝制作，倍頻天線的平面天線和所述肖特基二極管使用同一半絕緣GaAs材料為襯底。?

所述濾波器為低通濾波器，低通濾波器的截止頻率位于輸入信號頻率及輸入信號的二次諧波頻率之間；或者所述濾波器為帶通濾波器，帶通濾波器的中心頻率等于輸入信號的頻率，抑制頻帶涵蓋輸入信號的諧波分量頻率。?

所述的第一隔直電容對輸入信號及其各次諧波分量損耗很小，第一隔直電容阻斷直流信號使直流信號加載在倍頻天線上。?

所述準光器件為高阻介質透鏡，倍頻天線位于透鏡的焦點位置；或者所述準光器件為喇叭型的半開放金屬腔體，倍頻天線位于喇叭型的半開放金屬腔體內，喇叭的底面為金屬。?

所述高阻介質透鏡的介質材料為高阻硅，倍頻天線緊貼高阻介質透鏡的平面。?

本發明提供了一種200GHz準光四次倍頻器，50GHz輸入信號通過K頭饋入，經過第一隔直電容、濾波器后進入倍頻天線；第一隔直電容為貼片電容，容值47uF；濾波器為高低阻抗式微帶低通濾波?器，截止頻率為60GHz，在110GHz、220GHz附近的抑制度大于25dB；倍頻天線為GaAs基的單片倍頻天線芯片，倍頻天線的天線采用對數周期形式，工作頻段為180-220GHz；倍頻天線的一端與地相連；直流信號經過扼流電感加載在倍頻天線上，扼流電感抑制輸入信號及其各次諧波分量；扼流電感為貼片電感，其感值為10uH；高阻硅擴展半球透鏡緊貼倍頻天線背面，倍頻天線位于透鏡的焦點位置。?

根據本發明第二方面，提供了太赫茲準光奇次倍頻器，包括第一隔直電容、濾波器、倍頻天線和準光器件；所述倍頻天線包括天線和非線性器件，所述非線性器件具有對稱的電流-電壓特性和電容-電壓特性，非線性器件為一對太赫茲肖特基二極管，所述一對太赫茲肖特基二極管包括第一肖特基二極管和第二肖特基二極管，第一肖特基二極管的陰極與第二肖特基二極管陽極相連，第一肖特基二極管的陽極與第二肖特基二極管的陰極相連；輸入信號經過第一隔直電容、濾波器后加載到倍頻天線上，輸入信號通過濾波器，輸入信號的各次諧波分量被濾波器抑制；倍頻天線的非線性器件對加載到倍頻天線上的輸入信號產生奇次諧波分量；倍頻天線的天線將所需的輸出信號輻射出去；準光器件使輸出信號具有更好的方向性。?