[發明專利]太赫茲準光混頻器

有效

• 申請號: 201210382962.9
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN102946256A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 胡延安
• 申請（專利權）人: 胡延安
• 主分類號: H04B1/00
• 分類號: H04B1/00;H03D9/06
• 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探測技術領域，具體涉及一種太赫茲準光混頻器。

背景技術

太赫茲波指的是頻率在0.1THz～10THz(波長3mm～30μm)范圍內的電磁輻射，位于電磁波譜中介于毫米波和紅外輻射之間。太赫茲信號的檢測可以通過太赫茲天線將太赫茲信號從空間中耦合成導行波，并通過混頻器將太赫茲信號變換成中頻，并進一步進行A/D變換、數字信號處理，從而獲取期望的信息。太赫茲信號探測器廣泛引用于通信(寬帶通信)、雷達、電子對抗、電磁武器、天文學、醫學成像(無標記的基因檢查、細胞水平的成像)、無損檢測、安全檢查(生化物的檢查)等領域。由于一些應用背景的特殊需求，如星載設備、手持設備等，對太赫茲信號探測器的體積和重量提出了一定的約束條件。因此，作為太赫茲前端的小體積、輕重量的混頻器一直是研究熱點之一。另外，作為應用系統的第一級，太赫茲前端的的混頻器的性能(包括噪聲性能和增益)能起著至關重要的作用。因此，如何提高太赫茲前端的的混頻器性能也是研究人員關注的主要問題之一。

發明內容

本發明的目的是解決上述技術問題，提供一種太赫茲準光混頻器，該太赫茲準光混頻器具有小體積、輕質量、高性能的特點。

為了解決上述問題，本發明提供了一種太赫茲準光混頻器，包括混頻天線、高阻介質透鏡、中頻電路以及背面短路器，太赫茲頻段本振信號由高阻介質透鏡耦合到混頻天線上以提供超外差混頻的太赫茲頻段本振信號，待檢測信號也通過高阻介質透鏡耦合至混頻天線上；耦合到混頻天線上的待檢測信號以及本振信號通過混頻天線混頻后產生中頻信號，中頻信號由中頻電路濾波和放大后輸出；位于混頻天線背瓣方向的背面短路器沿混頻天線法線方向移動，改變與混頻天線的距離。

所述太赫茲準光混頻器中的混頻天線包括平面天線、二極管以及中頻引線，混頻天線中的二極管位于平面的射頻饋電端口處并且分別與平面天線的兩極相連，耦合到混頻天線上的待檢測信號以及本振信號通過混頻天線上的二極管混頻后產生中頻信號，中頻信號由中頻引線引出。

混頻天線中的二極管可以為肖特基二極管。

混頻天線緊貼高阻介質透鏡。混頻天線襯底材料的介電常數與高阻介質透鏡材料的介電常數接近。

中頻電路包括扼流電感、帶通濾波器和低噪聲放大器，直流偏置通過扼流電感加載在混頻天線上，中頻信號由帶通濾波器選頻輸出后，再由低噪聲放大器放大后輸出。

混頻天線與中頻電路通過金絲壓焊或者倒裝焊的方式連接。

高阻介質透鏡采用電阻率為5000Ω·m的硅材料，高阻介質透鏡的形狀為擴展半球透鏡。

背面短路器包括短路面柱和螺旋調節桿，短路面柱的截面形狀為圓形，直徑不小于透鏡的直徑，面向混頻天線的一面是金屬面，短路面柱通過螺旋調節桿控制短路面柱與混頻天線之間的距離，短路面柱的材料為銅、鋁、或聚四氟乙烯等復合材料。

本發明的太赫茲準光混頻器具有結構緊湊、質量輕、變頻效率高的特點，可以作為太赫茲探測器的常溫前端，為太赫茲探測器提供一個常溫太赫茲準光混頻器，用于空間探測器中探測與檢測信號，以及應用于星載或者手持設備等對體積重量約束較高的設備中。

附圖說明

應說明的是，下面描述中的附圖僅示意地示出了一些實施例，并沒有包括所有可能的實施例。

圖1為準光混頻器結構示意圖；

圖2為混頻天線結構示意圖；

圖3為混頻天線芯片結構剖面圖；

圖4為背面短路器的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖描述本發明的示例性實施例的技術方案。顯然，所描述的實施例只是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。所描述的實施例僅用于圖示說明，而不是對本發明范圍的限制。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

圖1為本發明實施例的太赫茲準光混頻器實施例的結構示意圖，該準光混頻器包括混頻天線1、高阻介質透鏡2、中頻電路3以及背面短路器4。