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CN106026927B - 耐功率太赫兹二倍频非平衡式电路 - Google Patents

耐功率太赫兹二倍频非平衡式电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐功率太赫兹二倍频非平衡式电路，涉及太赫兹电路技术领域。所述电路包括射频输入波导、石英基板和射频输出波导，所述石英基板的一端位于所述射频输入波导的波导槽内，所述石英基板的另一端位于所述射频输出波导的波导槽内，输入过渡微带线位于所述石英基板上，所述过渡微带线的一端依次经第一传输微带线、低通滤波器、射频匹配微带线、第二传输微带线与输出过渡微带线连接，四个多管结GaAs太赫兹倍频二极管的阳极与射频匹配微带线连接，每个多管结GaAs太赫兹倍频二极管位于最外侧的阴极与一个接地端石英带线连接。所述电路结构简单，由于肖特基二极管数目的增多，可承受更大的输入功率。

Description

耐功率太赫兹二倍频非平衡式电路
技术领域
本发明涉及太赫兹电路技术领域，尤其涉及一种耐功率太赫兹二倍频非平衡式电路。
背景技术
太赫兹（THz）波从广义上来讲，是指频率在 0.1-10THz范围内的电磁波，其中1THz=1000GHz，也有人认为太赫兹频率是指0.3THz-3THz范围内的电磁波。THz波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，THz技术是国际科技界公认的一个非常重要的交叉前沿领域。
在太赫兹通信、测量等系统中，源至关重要。目前小型化、低成本的固态太赫兹倍频技术是国际上研究的热点问题，主要是采用GaAs基平面肖特基二极管作为非线性倍频器件，用以实现太赫兹频段的功率输出。基于固态电子技术对太赫兹频率源进行拓展是一种有效的方式。在电路技术的发展过程中，二次倍频技术由于其倍频效率高，得到了广泛的发展。
2000年后，有关固态倍频技术的发展非常迅速，主要有平衡式电路和非平衡式电路结构。两种电路均可通过增加肖特基二极管的数目，提高功率的承载能力，非平衡式电路较平衡式电路相比，由于肖特基二极管两端直接与腔体壁接触，散热效果更好，较平衡式电路可以承载更大的输入功率，非平衡式电路正逐渐被采用。
在目前经常用到的非平衡二次倍频电路中，一般都是肖特基二极管在制作过程中制作成适用于二次倍频电路形式的二极管，一般只有4个结或者6个结，每个肖特基二极管结的有效承受功率在20mW左右，因此限制了输入功率进一步提升，导致输出功率不能继续增加。大的功率输出具有更加广阔的应用前途，因此需要开发一种新的二倍频电路形式。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐功率太赫兹二倍频非平衡式电路，所述电路结构简单，由于肖特基二极管数目的增多，可承受更大的输入功率。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种耐功率太赫兹二倍频非平衡式电路，其特征在于：包括射频输入波导、石英基板和射频输出波导，所述石英基板的一端位于所述射频输入波导的波导槽内，所述石英基板的另一端位于所述射频输出波导的波导槽内，输入过渡微带线位于所述石英基板上，所述过渡微带线的一端依次经第一传输微带线、低通滤波器、射频匹配微带线、第二传输微带线与输出过渡微带线连接，四个多管结GaAs太赫兹倍频二极管的阳极与射频匹配微带线连接，每个多管结GaAs太赫兹倍频二极管位于最外侧的阴极与一个接地端石英带线连接，其中每个多管结GaAs太赫兹倍频二极管包括四个串联连接的肖特基二极管。
优选的，所述输入过渡微带线为E面探针输入过渡微带线。
优选的，所述低通滤波器为5阶或7阶高低阻抗微带线。
优选的，所述多管结GaAs太赫兹倍频二极管的两端通过导电胶分别与射频匹配微带线以及接地端石英带线连接。
优选的，所述接地端石英带线通过导电胶与腔体实现接地。
优选的，所述石英基板的厚度为30微米到75微米。
优选的，所述射频输入波导为WM-2032矩形波导，矩形波导中a和b分别为2032微米和1016微米。
优选的，四个多管结GaAs太赫兹倍频二极管呈斜十字状固定在石英基板上。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述非平衡式电路的结构简单；由于使用的肖特基二极管的数目增加，可以承受更大的输入功率；四个多管结GaAs太赫兹倍频二极管呈斜十字状设置，可以实现更好的接地。
附图说明
图1是本发明实施例所述电路的结构示意图；
其中：101、射频输入波导102、石英基板103、射频输出波导104、输入过渡微带线105、第一传输微带线106、低通滤波器107、射频匹配微带线108、第二传输微带线109、输出过渡微带线110、多管结GaAs太赫兹倍频二极管111、接地端石英带线。
具体实施方式
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。
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。
如图1所示，本发明实施例公开了一种耐功率太赫兹二倍频非平衡式电路，包括射频输入波导101、石英基板102和射频输出波导103，所述石英基板102的一端位于所述射频输入波导101的波导槽内，所述石英基板102的另一端位于所述射频输出波导103的波导槽内，其中射频信号经所述射频输入波导101输入，倍频后的信号经过射频输出波导输出。
输入过渡微带线104位于所述石英基板102上，所述过渡微带线104的一端依次经第一传输微带线105、低通滤波器106、射频匹配微带线107、第二传输微带线108与输出过渡微带线109连接。需要指出的是，第一传输微带线105、低通滤波器106、射频匹配微带线107、第二传输微带线108与输出过渡微带线109同样位于所述石英基板102上，所述输入过渡微带线104整体的位于所述射频输入波导101的波导槽上方的石英基板上，所述输出过渡微带线109整体的位于所述射频输出波导103的波导槽上方的石英基板上。
四个多管结GaAs太赫兹倍频二极管110的阳极与射频匹配微带线107连接，每个多管结GaAs太赫兹倍频二极管110位于最外侧的阴极与一个接地端石英带线111连接，其中每个多管结GaAs太赫兹倍频二极管110包括四个串联连接的肖特基二极管。
为了更好的说明本发明，以100GHz输入，200GHz作为输出频率为例对本发明的具体实施方式加以说明。
射频输入波导101（此处为WM-2032矩形波导，a和b分别为2032微米和1016微米）引入100GHz射频信号，石英基板上的输入过渡微带线104把射频信号从输入波导中引入到石英基板上的电路进行传输，石英基板的厚度一般为30到75微米。 低通滤波器106可以为5阶或7阶高低阻抗微带线，低通滤波器的作用是将输入的射频信号最大的传输至二极管处，同时阻止射频信号的2次谐波(200GHz)向输入端反馈，射频匹配微带线的作用是将输入射频信号阻抗跟二极管的阻抗进行阻抗匹配，以使得射频信号最大程度的馈入多管结GaAs太赫兹倍频二极管110中。多管结GaAs太赫兹倍频二极管110对射频输入信号为同向并联，对射频输出端为同向并联。在使用时，每个多管结GaAs太赫兹倍频二极管110的正极均与射频匹配微带线107相连，每个多管结GaAs太赫兹倍频二极管110的阴极与接地端石英带线111相连。多管结GaAs太赫兹倍频二极管110的两端通过导电胶与射频匹配微带线107以及接地端石英带线111相连接。接地端石英带线111通过导电胶与腔体实现良好接地。多管结GaAs太赫兹倍频二极管110中采用倒装焊接的工艺。
所述非平衡式电路的结构简单；由于使用的肖特基二极管的数目增加，可以承受更大的输入功率；四个多管结GaAs太赫兹倍频二极管呈斜十字状设置，可以实现更好的接地。

Claims (7)

1.一种耐功率太赫兹二倍频非平衡式电路，其特征在于：包括射频输入波导(101)、石英基板(102)和射频输出波导(103)，所述石英基板(102)的一端位于所述射频输入波导(101)的波导槽内，所述石英基板(102)的另一端位于所述射频输出波导(103)的波导槽内，输入过渡微带线(104)位于所述石英基板(102)上，所述过渡微带线(104)的一端依次经第一传输微带线(105)、低通滤波器(106)、射频匹配微带线(107)、第二传输微带线(108)与输出过渡微带线(109)连接，四个多管结GaAs太赫兹倍频二极管(110)的阳极与射频匹配微带线(107)连接，每个多管结GaAs太赫兹倍频二极管(110)位于最外侧的阴极与一个接地端石英带线(111)连接，其中每个多管结GaAs太赫兹倍频二极管(110)包括四个串联连接的肖特基二极管，四个多管结GaAs太赫兹倍频二极管(110)呈斜十字状固定在石英基板上。
2.如权利要求1所述的耐功率太赫兹二倍频非平衡式电路，其特征在于：所述输入过渡微带线(104 )为E面探针输入过渡微带线。
3.如权利要求1所述的耐功率太赫兹二倍频非平衡式电路，其特征在于：所述低通滤波器(106)为5阶或7阶高低阻抗微带线。
4.如权利要求1所述的耐功率太赫兹二倍频非平衡式电路，其特征在于：所述多管结GaAs太赫兹倍频二极管(110)的两端通过导电胶分别与射频匹配微带线(107)以及接地端石英带线(111)连接。
5.如权利要求1所述的耐功率太赫兹二倍频非平衡式电路，其特征在于：所述接地端石英带线(111)通过导电胶与腔体实现接地。
6.如权利要求1所述的耐功率太赫兹二倍频非平衡式电路，其特征在于：所述石英基板(102)的厚度为30微米到75微米。
7.如权利要求1所述的耐功率太赫兹二倍频非平衡式电路，其特征在于：所述射频输入波导(101)为WM-2032矩形波导，矩形波导中a和b分别为2032微米和1016微米。
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