中端口 I为二次谐波输出端口，端口 2是连接端口即二次谐波输入端口，端口 3为直流偏置端口。四管芯倍频二极管5产生的二次谐波由端口 2进入双工器并从I端口输出，由于直流偏置低通滤波器对二次谐波的阻碍，二次谐波不会从端口 3输出。
[0039]如图6所示，二次谐波频段280GHz-310GHz范围内端口 2的S22 (回波损耗)小于_20dB，端口 2到端口 I的传输系数S12大于-0.2dB，而端口 2到端口 3的传输系数S32小于-20dB。说明在二次谐波频段信号可以很好的从I端口输出，并截止于直流偏置低通滤波器处。
[0040]如上所述，则能很好的实现本发明。
【主权项】
1.利用共面传输线的太赫兹二倍频器，其特征在于:包括轴线沿X轴设置的基波输入波导(I)和轴线沿X轴设置的主体波导(2)，基波输入波导(I)的右端与主体波导(2)的左端连通；主体波导(2)的内腔底面设置有介质基板(4)，介质基板(4)的左端伸出主体波导(2)后延伸进基波输入波导(I)内，介质基板(12)上设置有下表面与介质基板(12)上表面齐平的共面波导传输线，共面波导传输线包括从左到右依次连接的短路传输线(21)、一级连接传输线(22)、匹配传输线、输出波导匹配传输线(26)、直流偏置低通滤波器，直流偏置低通滤波器采用下表面与介质基板(12)上表面齐平的传输线构成；还包括轴线沿Y轴方向设置的输出波导(3)，输出波导(3)与主体波导(2)交叉连接，输出波导(3)与主体波导(2)的重合区域为区域M，输出波导匹配传输线(26)设置在区域M内；输出波导(3)的左侧设置有2个轴线沿X轴方向设置的共面传输线接地传输线(30)，输出波导(3)的右侧设置有2个轴线沿X轴方向设置的耦合接地传输线(31)，共面传输线接地传输线(30)和耦合接地传输线(31)都为下表面与介质基板(12)上表面齐平的接地传输线，共面传输线接地传输线(30 )和耦合接地传输线(31)都与主体波导的内侧壁连接，2个共面传输线接地传输线(30 )分别设置在一级连接传输线(22) X轴方向轴线的两侧，2个耦合接地传输线(31)分别设置在直流偏置低通滤波器X轴方向轴线的两侧，还包括倒贴的四管芯倍频二极管(5)，四管芯倍频二极管(5)位于基波输入波导(I)的内腔区域内，四管芯倍频二极管(5)包括5个一字排列的多层半导体块，5个多层半导体块都装配在同一个支撑板(46)上，5个多层半导体块远离支撑板(46)的一侧都设置有空气桥焊盘(45)，5个多层半导体块分别是:多层半导体块B (423)、多层半导体块A (422)、中间多层半导体块(421)、多层半导体块C(424)、多层半导体块D (425)，中间多层半导体块(421)上的空气桥焊盘(45)通过金属阳极空气桥(43)分别与多层半导体块A (422)和多层半导体块C (424)桥接，多层半导体块A (422)上的空气桥焊盘(45)通过金属阳极空气桥(43)与多层半导体块B (423)桥接，多层半导体块C(424)上的空气桥焊盘(45)通过金属阳极空气桥(43)与多层半导体块D (425)桥接，中间多层半导体块(421)上的空气桥焊盘(45)倒扣粘接在一级连接传输线(22)上，多层半导体块B (423)和多层半导体块D (425)上的空气桥焊盘(45)分别倒扣粘接在2个共面传输线接地传输线(30)上。
2.根据权利要求1所述的利用共面传输线的太赫兹二倍频器，其特征在于:基波输入波导(I)包括沿X轴方向依次顺连的大口径波导管(11)、渐变波导管(12)、小口径波导管(13)，渐变波导管(12)的大口径端与大口径波导管(11)的右端连接，渐变波导管(12)的小口径端与小口径波导管(13)的左端连接，小口径波导管(13)的右端与主体波导的左端连接，短路传输线和四管芯倍频二极管(5)都设置在小口径波导管(13)内。
3.根据权利要求2所述的利用共面传输线的太赫兹二倍频器，其特征在于:小口径波导管(13)面向主体波导的一端为凸出方向指向右方的弧形端面(14)，主体波导的左端面与弧形端面(14)连接并导通，小口径波导管(13)的内径宽度等于主体波导的内径宽度等于介质基板的宽度，小口径波导管(13)的高度大于主体波导的高度。
4.根据权利要求1所述的利用共面传输线的太赫兹二倍频器，其特征在于:匹配传输线包括从左到右顺次连接的一级匹配传输线(23)、二级匹配传输线(24)、三级匹配传输线(25)，一级匹配传输线(23)的左端与一级连接传输线(22)的右端连接，三级匹配传输线(25)的右端与输出波导匹配传输线(26)的左端连接，一级匹配传输线(23)的宽度大于二级匹配传输线(24)的最大宽度，二级匹配传输线(24)的宽度大于三级匹配传输线(25)的最大宽度。
5.根据权利要求4所述的利用共面传输线的太赫兹二倍频器，其特征在于:二级匹配传输线(24)和三级匹配传输线(25)都包括互相连接的宽匹配传输线和窄匹配传输线，宽匹配传输线的宽度大于窄匹配传输线的宽度，二级匹配传输线(24)的宽匹配传输线与一级匹配传输线(23)连接，二级匹配传输线(24)的窄匹配传输线与三级匹配传输线(25)的宽匹配传输线连接，三级匹配传输线(25)的窄匹配传输线与输出波导匹配传输线(26)连接。
6.根据权利要求1所述的利用共面传输线的太赫兹二倍频器，其特征在于:短路传输线的宽度从左到右逐渐变小。
7.根据权利要求6所述的利用共面传输线的太赫兹二倍频器，其特征在于:短路传输线的形状为梯形或三角形或扇形。
8.根据权利要求1所述的利用共面传输线的太赫兹二倍频器，其特征在于直流偏置低通滤波器包括与输出波导匹配传输线(26)右端连接的滤波前置匹配传输线(27)，滤波前置匹配传输线(27)右侧设置有滤波后置匹配传输线(29)，滤波前置匹配传输线(27)的右侧连接有一个滤波竖向连接传输线(32)，滤波后置匹配传输线(29)的左侧也连接有一个滤波竖向连接传输线(32)，2个滤波竖向连接传输线(32)之间连接有滤波横向连接传输线(28);滤波横向连接传输线(28)沿X轴方向的轴线两侧分别设有I个T形开路枝节，这个2个T形开路枝节以滤波横向连接传输线(28)沿X轴方向的轴线进行对称布置，T形开路枝节包括与滤波横向连接传输线(28)连接的竖向枝节，竖向枝节的长边与Y轴方向平行，竖向枝节远离滤波横向连接传输线(28)的一端连接有一个横向枝节，横向枝节的长边与X轴方向平行。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的利用共面传输线的太赫兹二倍频器，其特征在于:所述输出波导(3)包括沿Y轴方向依次顺连的大口径波导管M、渐变波导管M、小口径波导管M,渐变波导管M的大口径端与大口径波导管M连接，渐变波导管M的小口径端与小口径波导管M连接，小口径波导管M与主体波导交叉连接，输出波导匹配传输线(26)设置在小口径波导管M内。
【专利摘要】本发明公开了利用共面传输线的太赫兹二倍频器，包括基波输入波导和主体波导，基波输入波导与主体波导连通；主体波导的内腔底面设置有介质基板，介质基板的左端伸出主体波导后延伸进基波输入波导内，介质基板上设置有下表面与介质基板上表面齐平的共面波导传输线，共面波导传输线包括从左到右依次连接的短路传输线、一级连接传输线、匹配传输线、输出波导匹配传输线、直流偏置低通滤波器，还包括输出波导，输出波导与主体波导交叉连接，输出波导与主体波导的重合区域为区域M，输出波导匹配传输线设置在区域M内；输出波导的左侧设置有2个共面传输线接地传输线，还包括倒贴的四管芯倍频二极管。
【IPC分类】H03B19-14, H03B19-00
【公开号】CN104617880
【申请号】CN201510008723
【发明人】张波, 纪东峰, 刘戈, 司梦姣, 杨益林, 高欣, 牛中乾, 李树丹, 蒙泽祖, 樊勇
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月8日