[發明專利]一種分布式本振太赫茲超外差陣列接收機

在審

• 申請號: 201910596913.7
• 申請日: 2019-07-04
• 公開（公告）號: CN110190864A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 張宇
• 申請（專利權）人: 蘇州特拉芯光電技術有限公司
• 主分類號: H04B1/26
• 分類號: H04B1/26;H04B1/00
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 張麗

本發明公開了一種分布式本振太赫茲超外差陣列接收機，包括：接收機陣列、功分器和同步信號源,陣列中每一路接收機結構相同，且每一路接收機均包括：接收機天線，用于實現接收信號、混頻器、中頻處理單元和放大倍頻鏈路，所述的接收機天線與混頻器之間相互連接，所述接收機天線接收的信號經篩選后送入混頻器，所述的同步信號源經功分器后經過放大倍頻鏈路后送入混頻器同接收信號進行差頻。通過上述方式實現低成本的高靈敏度單片集成探測陣列系統，構建可擴展的超外差陣列，著重突破傳統集中式本振源功率受限帶來的擴展性限制，同時采用全新的分布式本振放大倍頻鏈路和同步信號源相結合實現高靈敏度可擴展超外差陣列接收機。

技術領域

本發明基于CMOS或者III-IV族材料固態電路超外差探測太赫茲波原理，特別是涉及一種分布式本振太赫茲超外差陣列接收機。

背景技術

通信、雷達、導航、遙感、廣播、電視等無線電技術設備，都是通過無線電波來傳遞信息的，都需要有無線電波的輻射和接收。接收機是整個系統的重要組成部分對系統性能有著直接影響。太赫茲頻段接收機的作用就是對高頻電磁信號的頻譜進行分割和搬移，其中超外差式接收機具有靈敏度高、探測精度強、相干探測功能等優點。

隨著毫米波太赫茲集成電路的突破，陣列接收機逐漸成為提高通信速率以及雷達成像速度的普遍手段和技術發展趨勢。通過多通道陣列超外差接收機可以在工作頻率1THz以下獲取0～360°強度相位信息不僅能實現3D成像，而且能夠識別物質頻譜信息，這對材料特性的探測表征具有重要意義。低成本的大規模陣列接收機成為工業和產品化的必備條件。

但是傳統基于硅基或者III-V族材料的太赫茲超外差陣列接收機往往采用集中式本振設計（如附圖1），將同步信號經過放大倍頻鏈后再通過功分器輸出給各個通道。其優勢在于可降低成本和設計難度快速實現陣列間多通道的同步和超外差探測。但是缺點在于隨著陣列通道數的增加本振鏈的功率隨之下降、噪聲相應提高，最終導致接收機陣列通道數無法大規模線性擴展，接收機成本居高不下。

分布式本振太赫茲超外差陣列接收機將放大倍頻鏈前移到功分器之前，在硅基或III-V族材料的太赫茲超外差陣列接收機芯片設計中把天線、混頻、放大倍頻鏈設計在同一單片上，同步型號源經過功分器后輸入到每一個通道的放大倍頻鏈上實現所有通道的信號同步從而實現陣列接收機相干探測。其難點在于天線、混頻、放大倍頻鏈設計在同一單片，設計、仿真難度加大，體積相較傳統方式有所增加。但是優點在于超外差陣列接收機可以進行線性的擴展，通道數可以不再受傳統集中式設計帶來的限制，所以陣列接收機在性能保持穩定的同時成本將大幅下降。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是如何提供一種低成本、高靈敏度單片集成探測陣列系統，構建可擴展的超外差陣列，著重突破傳統集中式本振源功率受限帶來的擴展性限制，同時采用全新的分布式本振放大倍頻鏈路和同步信號源相結合實現高靈敏度可擴展超外差陣列接收機。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種分布式本振太赫茲超外差陣列接收機，包括：接收機陣列、功分器和同步信號源，所述的同步信號源與功分器之間相互連接。所述的功分器與接收機陣列中的每一路接收機分別連接，所述的同步信號源經過功分器后為每一路接收機放大倍頻鏈提供同步信號，從而實現陣列接收機相干探測。

陣列中每一路接收機結構相同，且每一路接收機均包括：用于接收探測信號篩選的接收機天線，用于實現接收信號、本振信號間差頻功能的混頻器、用于向后端信號處理部分輸出基帶信號的中頻處理單元和用于信號放大倍頻功能的放大倍頻鏈路，所述的接收機天線與混頻器之間相互連接。

所述接收機天線接收的信號經篩選后送入混頻器，所述的同步信號源經功分器后再經過放大倍頻鏈路送入混頻器同接收信號進行差頻。