[實(shí)用新型]一種新型的全固態(tài)太赫茲接收機(jī)前端

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720929645.2
• 申請(qǐng)日: 2017-07-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207184463U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張波;牛中乾;楊益林;紀(jì)東峰;劉洋;豐益年;楊柯;陶源
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04B1/10
• 分類(lèi)號(hào): H04B1/10;H04B1/26;H04B1/16
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專(zhuān)利中心51203
• 代理人: 吳姍霖

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種固態(tài)太赫茲應(yīng)用系統(tǒng)，具體涉及一種新型的全固態(tài)太赫茲接收機(jī)前端。

背景技術(shù)

太赫茲(THz)波是指頻率在0.1THz～10THz(波長(zhǎng)為0.03mm～3mm)范圍內(nèi)的電磁波。它是電磁頻譜家族中的重要成員，介于紅外光波和微波之間，長(zhǎng)波段與毫米波亞毫米波相重合，短波段與紅外光相重合，其基礎(chǔ)理論、研究方法和技術(shù)也與微波、光波兩個(gè)學(xué)科領(lǐng)域相互銜接和兼容，是上世紀(jì)末和本世紀(jì)初迅速發(fā)展起來(lái)而形成的一門(mén)綜合性學(xué)科分支。太赫茲技術(shù)具有很高的知識(shí)密集性和技術(shù)密集性，是現(xiàn)代高科技促進(jìn)了它的發(fā)展，它的研究成果和技術(shù)又為現(xiàn)代物理學(xué)、信息科學(xué)、微電子學(xué)、材料科學(xué)、天文學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科提供了重要研究手段，反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了這些學(xué)科的發(fā)展。

近年來(lái)，美、英、日等發(fā)達(dá)國(guó)家投入大量的人力和物力進(jìn)行太赫茲技術(shù)的研究，隨著研究的深入，太赫茲波在傳播、穿透、吸收等方面的特殊性質(zhì)被不斷地揭示出來(lái)。太赫茲技術(shù)的應(yīng)用主要有：(1)宇宙背景輻射在太赫茲頻段存在豐富信息，使得太赫茲頻譜技術(shù)成為天文學(xué)研究的重要手段之一。如通過(guò)研究冷分子云的太赫茲頻段頻譜特性，可探究宇宙的起源；分析宇宙背景的頻譜信息，可研究距離我們非常遙遠(yuǎn)的新生星系的物質(zhì)結(jié)構(gòu)組成，及其空間分布信息。(2)太赫茲脈沖的典型脈寬在皮秒量級(jí)，典型應(yīng)用為采樣技術(shù)及精確時(shí)間分辯技術(shù)；此外，因太赫茲脈沖信噪比較遠(yuǎn)紅外頻率脈沖信噪比高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因此易于區(qū)分，可有效抑制遠(yuǎn)紅外背景噪聲干擾。(3)生物大分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)輻射，以及多數(shù)半導(dǎo)體、超導(dǎo)材料及特殊薄膜材料其聲子振動(dòng)能級(jí)輻射頻率處于太赫茲波段，因此基于時(shí)域光譜技術(shù)，可在太赫茲頻段定性鑒別材料。(4)太赫茲光子能量低，不容易對(duì)檢測(cè)物造成輻射效應(yīng)(為幾毫電子伏特?cái)?shù)量級(jí))，因此太赫茲?rùn)z測(cè)對(duì)比傳統(tǒng)X光等檢測(cè)方式可實(shí)現(xiàn)人體無(wú)傷檢測(cè)；此外，太赫茲技術(shù)可以作為傳統(tǒng)X光檢查的補(bǔ)充，用于機(jī)場(chǎng)、車(chē)站等場(chǎng)所的安全監(jiān)測(cè)。與傳統(tǒng)毫米波成像技術(shù)相比，太赫茲成像的分辨率顯著增強(qiáng)。(5)太赫茲波穿透部分非金屬或非極性材料時(shí)衰減較小，結(jié)合相關(guān)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)材料內(nèi)部太赫茲成像探測(cè)。

固態(tài)太赫茲應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)首先需要研究高性能太赫茲接收前端系統(tǒng)，而在接收機(jī)系統(tǒng)前端中，由于太赫茲低噪聲放大器的缺乏，混頻器通常作為接收機(jī)的第一級(jí)，它的性能會(huì)影響到整機(jī)噪聲性能。系統(tǒng)靈敏度取決于接收機(jī)噪聲系數(shù)的好壞，而本振信號(hào)經(jīng)過(guò)放大倍頻所引入的噪聲對(duì)混頻器整體噪聲影響較大。在實(shí)際工作中，本振信號(hào)中的幅度調(diào)制，甚至本振鏈路中放大器的熱噪聲，都會(huì)被引入到接收機(jī)系統(tǒng)中，惡化噪聲系數(shù)，導(dǎo)致系統(tǒng)靈敏度降低；同時(shí)，目前大多數(shù)超外差接收機(jī)多采用諧波混頻器，諧波混頻器需要較高的本振驅(qū)動(dòng)功率，本振功率引入的噪聲功率也隨之升高，而且，功率需求的升高還會(huì)造成電路功耗升高，導(dǎo)致器件發(fā)熱嚴(yán)重，減小器件的壽命。然而，現(xiàn)有的太赫茲全固態(tài)接收機(jī)中并沒(méi)有抑制本振噪聲的設(shè)計(jì)方案。另一方面，現(xiàn)有的接收機(jī)電路由于受制于加工條件的限制，在有多個(gè)端口輸入輸出的情況下多采用多級(jí)電路排布，整體電路中需要多個(gè)基片和腔體，且需要連接波導(dǎo)或探針，加工復(fù)雜，成本高，傳輸損耗大。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型針對(duì)背景技術(shù)存在的缺陷，提出了一種新型的全固態(tài)太赫茲接收機(jī)前端。本實(shí)用新型接收機(jī)前端可有效抑制全固態(tài)太赫茲接收機(jī)中本振信號(hào)引入的噪聲，提高系統(tǒng)的噪聲系數(shù)和靈敏度，進(jìn)而提升系統(tǒng)的整體性能。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種新型的全固態(tài)太赫茲接收機(jī)前端，包括射頻E面波導(dǎo)功分器1、本振H面波導(dǎo)功分器6、中頻耦合環(huán)9、直流偏置10、中頻信號(hào)11和兩個(gè)太赫茲基波混頻器，所述太赫茲基波混頻器包括射頻波導(dǎo)-微帶過(guò)渡、肖特基二極管、本振波導(dǎo)-微帶過(guò)渡、中頻濾波器；其中，兩個(gè)太赫茲基波混頻器中的肖特基二極管的排布方向相反；

射頻信號(hào)和本振驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別經(jīng)射頻波導(dǎo)-微帶過(guò)渡、本振波導(dǎo)-微帶過(guò)渡進(jìn)入肖特基二極管進(jìn)行混頻處理，混頻產(chǎn)生的各次諧波分量被相應(yīng)的中頻濾波器濾掉后，得到的中頻信號(hào)分別經(jīng)由相應(yīng)的中頻濾波器輸出，進(jìn)入中頻耦合環(huán)9，經(jīng)180°相位變換后，輸出中頻信號(hào)11。