CN103825570B - 基于雪崩二极管高次倍频得到太赫兹波的腔体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于雪崩二极管高次倍频得到太赫兹波的腔体。包括低通滤波电路、馈电同轴、倍频腔体、短路调谐滑块、雪崩二极管、特氟龙介质和馈电同轴内导体；倍频腔体为矩形腔体，馈电同轴内贯穿馈电同轴内导体，馈电同轴的下端穿过倍频腔体通过特氟龙介质后，馈电同轴内导体底面和低通滤波电路连接，馈电同轴内的馈电同轴内导体上端顶在雪崩二极管的顶部，短路调谐滑块从倍频腔体的长度方向插入，调节倍频腔体的横轴长度来匹配对应雪崩二极管的高次谐波。同轴输入结构使外部的匹配网络具有灵活性，根据不同雪崩二极管不同阻抗特性作相应调整；具有损耗低、结构简洁、容易匹配；填充的特氟龙介质具有固定同轴内导体和促进雪崩二极管阻抗匹配。

Description

基于雪崩二极管高次倍频得到太赫兹波的腔体

技术领域

本发明涉及一种太赫兹波的腔体，尤其是涉及一种基于雪崩二极管高次倍频得到太赫兹波的腔体。

背景技术

太赫兹(THz)波是指频率在0.1-10THz范围内的电磁波，波长在3000～30μm，介于毫米波与红外光之间，在电磁波频谱中占有很特殊的位置。太赫兹波不仅是宏观经典理论向微观量子理论的过渡区，也是电子学向光子学的过渡区，被称为电磁波谱的“太赫兹空隙(THz gap)”。太赫兹科学技术是近20多年来新兴的技术，尽管人类在THz的研究和认识方面已经取得了很大的进展，THz技术不但在基础科学和实际应用中存在很大的价值。然而长期以来太赫兹波源的问题却一直未得到很好的解决，设计出低价高效的太赫兹辐射源在太赫兹领域当中有极高的地位。

雪崩二极管在足够强度射频场作用下产生的雪崩电流波形尖锐，含有丰富的能够达到毫米波频段的高次谐波，提取相应次数的高次谐波便能实现太赫兹波频段的高次倍频；同时雪崩二极管在输出谐波频率的频段也具有负阻特性，这种负阻特性有利于增大输出谐波的能量，能够有效的提高输出谐波功率、降低倍频损耗。在雪崩高次倍频模式中，雪崩载流子的产生、倍增和输运特性同样遵循雪崩器件的物理工作机理。

雪崩二极管只有安置在合适的腔体结构中、并被适当地激励才能工作在最佳状态，来有效地提取高次谐波实现太赫兹波频段的高次倍频。整个雪崩高次倍频组件的核心部分就是倍频腔体的设计，倍频电路中太赫兹波段的波导电路，同时为了调节雪崩倍频二极管的工作状态，充分挖掘雪崩倍频管的倍频潜能，还需要在倍频电路中设计各种可调谐电路，包括微带部分调谐电路以及腔体部分调谐电路。设计的难点是怎样将这几部分合理安排，同时提高功率放大器输出端与雪崩倍频二极管的阻抗匹配状态，尽可能多的将激励源信号加在雪崩倍频二极管上，寻找整个倍频模块的最佳工作点，减少雪崩倍频组件的倍频损耗，以提高其性能。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于雪崩二极管高次倍频得到太赫兹波的腔体。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括低通滤波电路、馈电同轴、倍频腔体、短路调谐滑块、雪崩二极管、特氟龙介质和馈电同轴内导体；倍频腔体为矩形腔体，馈电同轴内贯穿馈电同轴内导体，馈电同轴的下端穿过倍频腔体通过特氟龙介质后，馈电同轴内导体底面和低通滤波电路连接，馈电同轴内的馈电同轴内导体上端顶在雪崩二极管的顶部，短路调谐滑块从倍频腔体的长度方向插入，调节倍频腔体的横轴长度来匹配对应雪崩二极管的高次谐波。

所述馈电同轴下端和低通滤波电路接触处填充特氟龙介质，该介质固定馈电同轴内导体和匹配雪崩二极管阻抗，馈电同轴上端对接雪崩二极管，采用顶部馈电方式给雪崩二极管加载电信号。

所述低通滤波电路为多级电感和多级电容的并联电路。

与背景技术相比，本发明具有的有益效果是：

1、同轴输入结构使得外部的匹配网络具有很大的灵活性，可以根据不同雪崩二极管不同阻抗特性作相应调整。

2、在于对雪崩二极管的馈电采用同轴顶部馈电方式，具有损耗低、结构简洁、容易匹配等优点，同时同轴结构内部填充的特氟龙介质具有固定同轴内导体和促进雪崩二极管阻抗匹配的作用。

附图说明

图1是整体结构的原理框图。

图2是雪崩二极管倍频腔体结构简图。

图3是雪崩二极管倍频腔体剖面图。

图中：1、外部匹配电路，2、雪崩二极管倍频腔体，3、低通滤波电路，4、馈电同轴，5、倍频腔体，6、短路调谐滑块，7、雪崩二极管，8、特氟龙介质，9、馈电同轴内导体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明直流信号和射频激励信号通过外部匹配电路1再进入雪崩二极管倍频腔体2，然后通过调节雪崩二极管倍频腔体2提取合适的谐波，即对应频率的太赫兹波。

如图2、图3所示，本发明包括低通滤波电路3、馈电同轴4、倍频腔体5、短路调谐滑块6、雪崩二极管7、特氟龙介质8和馈电同轴内导体9；倍频腔体5为矩形腔体，馈电同轴4内贯穿馈电同轴内导体9，馈电同轴4的下端穿过倍频腔体5通过特氟龙介质8后，馈电同轴内导体9底面和低通滤波电路3连接，馈电同轴4内的馈电同轴内导体9上端顶在雪崩二极管7的顶部，短路调谐滑块6从倍频腔体5的长度方向插入，调节倍频腔体5的横轴长度来匹配对应雪崩二极管的高次谐波，即所需频率的太赫兹波。

所述馈电同轴4下端和低通滤波电路2接触处填充特氟龙介质8，该介质固定馈电同轴内导体9和匹配雪崩二极管7阻抗，馈电同轴4上端对接雪崩二极管6，采用顶部馈电方式给雪崩二极管6加载电信号。

所述低通滤波电路3为多级电感和多级电容的并联电路。

以下具体阐述本发明的实施方式：

首先，直流信号通过外部匹配电路1输入到雪崩二极管倍频腔体2，经过低通滤波电路3，通过馈电同轴4加载到雪崩二极管7，使得雪崩二极管7处于击穿状态。

然后，7.34GHz的射频激励源信号经由外部匹配电路1进入到雪崩二极管倍频腔体2，经过低通滤波电路3，通过馈电同轴内导体9加载到雪崩二极管7，激励雪崩二极管7进入振荡状态。

最后，调节短路调谐滑块6，使得雪崩二极管7和倍频腔体5达到谐振匹配，从而能提取到7.34GHz激励源信号15次倍频的谐波信号，得到对应110GHz的太赫兹波。

Claims (2)

1.一种基于雪崩二极管高次倍频得到太赫兹波的腔体，其特征在于：包括低通滤波电路（3）、馈电同轴（4）、倍频腔体（5）、短路调谐滑块（6）、雪崩二极管（7）、特氟龙介质（8）和馈电同轴内导体（9）；倍频腔体（5）为矩形腔体，馈电同轴（4）内贯穿馈电同轴内导体（9），馈电同轴（4）的下端穿过倍频腔体（5）通过特氟龙介质（8）后，馈电同轴内导体（9）底面和低通滤波电路（3）连接，馈电同轴（4）内的馈电同轴内导体（9）上端顶在雪崩二极管（7）的顶部，短路调谐滑块（6）从倍频腔体（5）的长度方向插入，调节倍频腔体（5）的横轴长度来匹配对应雪崩二极管的高次谐波，即所需频率的太赫兹波；

直流信号通过外部匹配电路（1）输入到雪崩二极管倍频腔体（2），经过低通滤波电路（3），通过馈电同轴（4）加载到雪崩二极管（7），使得雪崩二极管（7）处于击穿状态；

所述馈电同轴（4）下端和低通滤波电路（3）接触处填充特氟龙介质（8），该介质固定馈电同轴内导体（9）和匹配雪崩二极管（7）阻抗，馈电同轴（4）上端对接雪崩二极管（7），采用顶部馈电方式给雪崩二极管（7）加载电信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于雪崩二极管高次倍频得到太赫兹波的腔体，其特征在于：所述低通滤波电路（3）为多级电感和多级电容的并联电路。