新型太赫兹谐波混频器的制作方法

1.本发明涉及混频器技术领域，尤其涉及一种新型太赫兹谐波混频器。


背景技术：

2.太赫兹波是指频率是100ghz-10thz范围内的电磁波。太赫兹波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，太赫兹波技术是国际科技界公认的一个非常重要的交叉前沿领域。太赫兹波由于工作频率高，对器件有着极高的要求。目前在太赫兹波的低端频率范围，比如100ghz-1000ghz范围内，该频段的太赫兹波源和探测主要是基于肖特基二极管来实现。肖特基二极管由于其主要基于肖特基结的热电子发射，且主要依靠电子输运，工作频率可有效工作在100ghz-3thz。
3.由于具有极小的结电容和串联电阻，高的电子漂移速度，平面 gaas肖特基二极管已经在太赫兹频段上得到了广泛的应用，是太赫兹技术领域中核心的固态电子器件。基于gaas基的肖特基二极管不仅可以实现太赫兹频段的倍频，同时也可实现对太赫兹波的探测，通过将肖特基二极管制作成不同的结构形式，可以实现太赫兹波基波或者谐波方式的探测。在太赫兹频段，太赫兹的谐波探测发展的较快，而基波发展较慢，主要是缺乏一些基波混频用的高性能芯片。谐波混频由于可以降低本振的工作频率，其工作频率可以是待测频率的几分之一，可以降低混频器实现的难度。一般常见的的太赫兹频段的谐波混频器都是基于反向并联的肖特基二极管来实现。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够降低损耗、提高功率输出的新型太赫兹谐波混频器。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种新型太赫兹谐波混频器，其特征在于包括：混频器单片集成电路，所述单片集成电路包括射频输入波导、本振输入波导以及基板电路，所述基板电路包括石英基板，所述射频输入波导和本振输入波导横跨到所述石英基板上，所述射频输入波导上形成有射频接地，射频过度的一端与所述射频接地连接，所述射频过度的另一端与所述石英基板上的起到非线性混频作用的肖特基二极管的一端连接，所述二极管的另一端经本振低通滤波器与所述本振输入波导上的本振过渡微带线的一端连接，所述本振过渡微带线的另一端与所述石英基板上的本振中频滤波器的一端连接，所述本振中频滤波器的另一端为中频输出端。
6.进一步的技术方案在于：所述射频过度的一端为矩形，另一端的宽度逐渐减小后与所述肖特基二极管的一端连接。
7.进一步的技术方案在于：所述射频过度的一端与所述肖特基二极管的阳极的导电焊盘合二为一。
8.优选的，所述本振低通滤波器设置有两个。
9.优选的，所述射频接地的宽度大于所述射频过度的宽度。
10.进一步的技术方案在于：所述混频器还包括上腔体和下腔体，所述混频器单片集成电路位于所述上腔体和下腔体围合成的腔体内，中频采用标准的sma头进行连接输出。
11.进一步的技术方案在于：所述射频输入波导采用国际标准的wr1波导，其波导的长度和宽度分别是0.254mm和0.127mm。
12.进一步的技术方案在于：所述基板电路上形成有梁式引线，用于将信号引出。
13.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：该新型太赫兹谐波混频器不同于常见的基于反向并联的肖特基二极管的混频器，其核心非线性器件采用单个肖特基二极管来，且整个太赫兹混频单片采用一体化设计思路，射频过度和肖特基二极管的阳极导电焊盘合二为一，大大降低了射频传送到肖特基二极管的损耗，使更多的射频能量可以进入肖特基二极管，从而可以实现更高功率输出的中频功率。整个太赫兹单片采用异形分片制作的方式获得，且集合了梁式引线，方便将整个太赫兹混频单片安装在混频器的腔体中。采用本发明所提出的谐波混频方式，混频器可以在100ghz-3000ghz分频段实现全波段覆盖的混频器。
附图说明
14.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
15.图1是本发明实施例所述混频的俯视结构示意图；其中：1、射频输入波导；2、本振输入波导；3、基板电路；4、射频接地；5、射频过度；6、肖特基二极管；7、本振低通滤波器；8、本振过渡微带线；9、本振中频滤波器；10、梁式引线。
具体实施方式
16.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
18.如图1所示，本发明实施例公开了一种新型太赫兹谐波混频器，包括混频器单片集成电路，所述单片集成电路包括射频输入波导1、本振输入波导2以及基板电路3。所述基板电路包括石英基板，所述射频输入波导1和本振输入波导2横跨到所述石英基板上，所述射频输入波导1上形成有射频接地4，射频过度5的一端与所述射频接地4连接，所述射频过度5的另一端与所述石英基板上的起到非线性混频作用的肖特基二极管6的一端连接，所述二极管的另一端经本振低通滤波器7与所述本振输入波导2上的本振过渡微带线8的一端连接，所述本振过渡微带线8的另一端与所述石英基板上的本振中频滤波器9的一端连接，所述本振中频滤波器9的另一端为中频输出端10。
19.整个混频器采用e面分立波导构成，由混频器的上腔体、混频单片集成电路和混频器的下腔体构成，中频采用标准的sma头进行连接输出。如附图1所示，除了混频器腔体的射
频输入波导和本振输入波导之外，其余为单片集成电路。以1000ghz的四次谐波混频器为例，射频输入波导采用国际标准的wr1波导，其波导的长度和宽度分别是0.254mm和0.127mm，本振输入波导采用wr4波导来构成，其波导的长度和宽度分别是1.092mm和0.546mm。射频过度和本振过度设计过程中需要把射频和本振的信号以最低的损耗耦合到太赫兹混合单片电路上来。射频信号和本振信号传输到肖特基二极管的时候，由于肖特基二极管的非线性特性，使得射频信号和本振的四次谐波之间发生差频频率输出，最后得到一个中频信号，一般中频信号的频率处于直流到40ghz之间。太赫兹混频单片中的肖特基二极管部分，根据其工作的频率，在本例中，需要肖特基二极管的结电容小于1飞法，截止频率大于10thz，这样能获得较低的变频损耗，进而可以获得较大的中频信号功率输出。
20.该新型太赫兹谐波混频器不同于常见的基于反向并联的肖特基二极管的混频器，其核心非线性器件采用单个肖特基二极管来，且整个太赫兹混频单片采用一体化设计思路，射频过度和肖特基二极管的阳极导电焊盘合二为一，大大降低了射频传送到肖特基二极管的损耗，使更多的射频能量可以进入肖特基二极管，从而可以实现更高功率输出的中频功率。整个太赫兹单片采用异形分片制作的方式获得，且集合了梁式引线，方便将整个太赫兹混频单片安装在混频器的腔体中。采用本发明所提出的谐波混频方式，混频器可以在100ghz-3000ghz分频段实现全波段覆盖的混频器。