一种超宽带零偏功率检波器的制作方法

本发明涉及微波毫米波检波电路，尤其涉及一种超宽带零偏功率检波器。

背景技术：

1、检波器作为一种可以将信号转化为直流信号的非线性电路，在诸如，测试仪器、功率检测设备、直接检波式接收机、功率控制等领域中发挥着重要的作用，是毫米波亚毫米波应用系统的关键功能电路之一。基于肖特基势垒二极管的检波器因其高频特性好、可常温工作、响应时间短等特点在毫米波亚毫米波频段具有极大的优势。零偏检波器作为检波电路一种实现方式，由于其不需要偏压电路、结构简单等优点具有广泛的用途。

2、在毫米波亚毫米波技术领域，检波器作为接收机的重要前端电路，检波器的性能直接影响了整体系统的灵敏度与动态范围。为了提高整体系统的性能，通常要求检波器具有宽的工作频带和高灵敏度，因此拓展检波电路的工作带宽具有较高的研究意义和工程价值。目前，基于肖特基势垒二极管的零偏压检波器通常采用矩形波导-带状线(具有屏蔽腔的鳍线、微带/悬置微带线)结构作为承载电路。由于屏蔽腔的存在，承载电路的介质基片宽度有限，射频匹配网络及二极管射频接地回路的设计受到了限制，这使检波电路的超宽带设计较为困难。目前，现有报到中检波器的工作频带无法实现对一个标准矩形波导主模频率的有效覆盖。

技术实现思路

1、发明目的：为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种采用双侧对称接地结构的超宽带零偏功率检波器，通过接地回路和匹配网络的融合设计，增加了匹配网络设计的维度，可以有效的实现检波电路工作带宽的拓展。

2、技术方案：本发明超宽带零偏功率检波器，包括：输入端口、屏蔽腔体，置于屏蔽腔体中的第一介质基板、第二介质基板、设于两介质基板上的微带金属电路和低势垒肖特基二极管；

3、所述微带金属电路包括设于第一介质基板上的微带探针、悬置微带传输线、低通滤波器、第一微带金属线，设于第二介质基板上的第二微带金属线；

4、所述悬置微带传输线包括阻抗变换线、第一接地阻抗变换线、第二接地阻抗变换线，其中，所述第一接地阻抗变换线和第二接地阻抗变换线分别通过金带/金丝与屏蔽腔体连接形成接地回路，对称分布于阻抗变换线两侧；

5、所述阻抗变换线与微带探针连接；

6、所述第一微带金属线通过金丝与第二微带金属线连接；

7、所述第二微带金属线与sma接头连接；

8、射频信号由输入端口输入，经微带探针过渡后进入悬置微带传输线再进入低势垒肖特基二极管进行频率变换，经低通滤波器滤波后，产生直流信号；最后，通过金丝与第二微带金属线，只将直流信号输出屏蔽腔体。

9、进一步，所述输入端口包括标准矩形波导和斜线渐变波导，射频信号由标准矩形波导输入，经斜线渐变波导后，经由微带探针过渡进入悬置微带传输线。

10、进一步，所述斜线渐变波导由两端宽度不一致的矩形波导构成，中间呈斜线渐变，由信号输入端口开始逐渐变窄。

11、进一步，所述阻抗变换线由五段宽度和长度不一致的微带线构成，形成了阻抗变换。

12、进一步，所述第一接地阻抗变换线和第二接地阻抗变换线的形状一致，第一接地阻抗变换线由两段宽度和长度不一样的微带金属构成，其中，靠近第一介质基板边缘的微带金属宽度和长度均需要大于50μm。

13、进一步，所述低势垒肖特基二极管由半导体材料ingaas与金属ti接触形成的低势垒肖特基结和二极管封装构成。

14、本发明与现有技术相比，其显著效果如下：

15、1、本发明通过接地回路和匹配网络的融合设计，采用双侧对称接地结构，在实现二极管射频接地回路的同时，增加了匹配网络设计的维度，有效的拓展了检波电路的工作带宽；

16、2、本发明利用单片集成技术将低势垒二极管与微带电路一体集成在介质基板上，实现了二极管与外围电路微米级的对准，并通过跳金丝/金带工艺实现接地金属的精确位置设置，最大程度的减小了装配误差对检波电路的影响，提高了电路性能和一致性；

17、3、本发明中非线性器件采用了由半导体ingaas与金属ti接触形成的低势垒肖特基二极管，保证了检波电路对微小信号的检测。

技术特征：

1.一种超宽带零偏功率检波器，其特征在于，包括：输入端口、屏蔽腔体，置于屏蔽腔体中的第一介质基板(11)、第二介质基板(14)、设于两介质基板上的微带金属电路和低势垒肖特基二极管(8)；

2.根据权利要求1所述的超宽带零偏功率检波器，其特征在于，所述输入端口包括标准矩形波导(1)和斜线渐变波导(2)，射频信号由标准矩形波导(1)输入，经斜线渐变波导(2)后，经由微带探针(4)过渡进入悬置微带传输线。

3.根据权利要求1所述的超宽带零偏功率检波器，其特征在于，所述斜线渐变波导(2)由两端宽度不一致的矩形波导构成，中间呈斜线渐变，由信号输入端口开始逐渐变窄。

4.根据权利要求1-3任一项所述的超宽带零偏功率检波器，其特征在于，阻抗变换线(5)由五段宽度和长度不一致的微带线构成，形成了阻抗变换。

5.根据权利要求1-3任一项所述的超宽带零偏功率检波器，其特征在于，所述第一接地阻抗变换线(6)和第二接地阻抗变换线(7)的形状一致，第一接地阻抗变换线(6)由两段宽度和长度不一样的微带金属构成，其中，靠近第一介质基板(11)边缘的微带金属宽度和长度均需要大于50μm。

6.根据权利要求1-3任一项所述的超宽带零偏功率检波器，其特征在于，所述低势垒肖特基二极管(8)由半导体材料ingaas与金属ti接触形成的低势垒肖特基结和二极管封装构成。

技术总结
本发明公开了一种超宽带零偏功率检波器，包括输入端口、屏蔽腔体，置于屏蔽腔体中的第一介质基板、第二介质基板、微带金属电路和低势垒肖特基二极管；微带金属电路包括微带探针、悬置微带传输线、低通滤波器、第一微带金属线和第二微带金属线；第二微带金属线与SMA接头连接；射频信号由输入端口输入，经微带金属电路进入低势垒肖特基二极管进行频率变换和滤波后，产生直流信号，通过金丝与第二微带金属线将直流信号输出屏蔽腔体。本发明采用两侧对称接地结构，将接地结构融入到匹配网路中，增加了匹配网络的设计维度，有效的拓宽了检波电路的工作带宽；并将低势垒肖特基二极管与外围金属一体集成在介质基片上，实现微米级的对准精度。

技术研发人员：纪东峰,王维波,王磊,王东双,代鲲鹏,余旭明,陶洪琪
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十五研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14