[發明專利]一種固態太赫茲單片二次諧波混頻器電路

在審

• 申請號: 202110849039.0
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113572430A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 劉鍶鈺;張德海;孟進
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: H03D7/16
• 分類號: H03D7/16
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;徐淑東

本發明提供一種固態太赫茲單片二次諧波混頻器電路，所述混頻器電路包括射頻輸入波導、本振輸入波導和單片電路基板；單片電路基板上集成射頻輸入波導耦合探針、肖特基勢壘二極管、本振低通濾波器、本振耦合探針和中頻低通濾波器；所述射頻耦合探針、肖特基勢壘二極管、本振低通濾波器、本振耦合探針和中頻低通濾波器依次通過金屬帶狀線連接；所述單片電路基板通過梁氏引線方式與射頻輸入波導和本振輸入波導的腔體固定；所述單片電路基板的射頻輸入端設置射頻接地，射頻接地通過射頻接地探針與射頻端腔體連接；所述單片電路基板的中頻信號輸出端設置中頻連接SMA探針，中頻連接SMA探針與SMA連接。本發明適合于極小溝道尺寸的太赫茲器件設計。

技術領域

本發明屬于太赫茲固態單片電路器件領域，具體為一種固態太赫茲單片二次諧波混頻器電路。

背景技術

太赫茲波作為電磁波頻譜的一部分，波長范圍從3mm到30μm，對應的頻率范圍從100GHz到10THz，包括毫米波(30～300GHz)一部分，整個亞毫米波段以及紅外波(從3THz到可見光)的低端。它介于這兩個研究發展已經相對成熟的頻譜(微波與光波)之間，無論在研究方面還是在應用方面，太赫茲科學技術仍處于一個相對不成熟的領域，這方面的研究較少，所以這一波段亦被稱為“THz空隙”。

由于工藝的限制及太赫茲源的缺乏，對太赫茲較高頻段的器件及系統研究較少，有待進一步的開發和研究。太赫茲較高頻段具有頻帶寬的特性，適用于通信中，其中1.03THz的頻段是相對寬闊的一個大氣窗口，可適用于短距離高速通信及未來星際探測中星間保密通信。對太赫茲相關領域越來越深入的探索，太赫茲器件的研究也不斷向更高頻率和更優性能發展。目前，太赫茲較高頻段器件設計過程中制約因素很多，研究相對較少。

隨著工作頻率逐漸提高，工作波長越來越短，加工誤差和安裝偏差對器件性能影響較大。分立器件的設計逐漸被各部分引入的誤差所制約，單片電路的性能相比于分立器件會更好很多。單片電路可以提高設計集成度并且盡可能減小安裝過程中引入的誤差，使得太赫茲頻段器件性能的實現更加穩定。因此，單片電路在太赫茲較高頻段的設計與加工環境都很重要。單片電路的發展促進了太赫茲頻段器件的設計和系統的搭建，太赫茲器件的實現與性能提高對太赫茲科學的探索起到了重要的作用。

國內半導體集成電路產線的發展可以滿足加工太赫茲頻段單片電路的要求，基于GaAs基底的單片工藝可實現10μm左右的基板厚度，很大程度上減小介質基板帶來的損耗。同時，肖特基勢壘二極管陽極結直徑也實現了小于1μm的工藝條件，可以實現太赫茲較高頻段器件的設計。隨著單片工藝快速的發展，國內產線條件已可以滿足太赫茲電路的尺寸要求。

發明內容

本發明的目的在于，提出一種應用于太赫茲頻段的單片二次諧波混頻器電路，該單片二次諧波混頻器的電路能夠有效改善由于分立肖特基勢壘二極管安裝帶來的位置誤差和成品率低的問題。

為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種固態太赫茲單片二次諧波混頻器電路，所述混頻器電路包括射頻輸入波導、本振輸入波導和單片電路基板；單片電路基板上集成射頻輸入波導耦合探針、肖特基勢壘二極管、本振低通濾波器、本振耦合探針和中頻低通濾波器；

所述射頻耦合探針、肖特基勢壘二極管、本振低通濾波器、本振耦合探針和中頻低通濾波器依次通過金屬帶狀線連接；

所述單片電路基板通過梁氏引線方式與射頻輸入波導和本振輸入波導的腔體固定；所述單片電路基板的射頻輸入端設置射頻接地，射頻接地通過射頻接地探針與射頻端腔體連接；所述單片電路基板的中頻信號輸出端設置中頻連接SMA探針，中頻連接SMA探針與SMA連接。

所述射頻輸入波導的信號和本振輸入波導的信號通過本振低通濾波器形成射頻端到本振端的信號隔離，波導腔體形成本振端到射頻端的信號隔離。

所述肖特基勢壘二極管采用GaAs基底的反向并聯肖特基勢壘二極管，直接生長在單片電路基板上，兩個手指橋呈反向并聯的關系。