[发明专利]基于共面波导传输线的分谐波混频器

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹技术领域，具体是指基于共面波导传输线的分谐波混频器。

背景技术

在近乎所有的太赫兹技术应用系统中，太赫兹接收前端是系统中最核心技术，它完成了太赫兹信号的频率变换。太赫兹分谐波混频器是太赫兹接收前端的关键部件。目前，在仅有的几类可工作于太赫兹频段的混频器中，只有基于平面肖特基二极管的太赫兹分谐波混频器可工作于室温，因此分谐波混频器作为频率变换器件在太赫兹应用领域中具有很重要的地位。在现有技术中，分谐波混频器在射频过渡端通过微带线和上腔体充分接触实现射频和直流的接地，这样不仅增加了装配难度降低电路精度，并且中频及本振信号只能实现虚拟接地。因此基于共面波导传输线的分谐波混频器可有效解决上述问题。

太赫兹（THz）科学技术是近二十年来迅速发展的一个新兴交叉学科和研究热点，涉及电磁学、光电子学、光学、半导体物理学、材料科学、生物、医学等多门科学。太赫兹频段覆盖电磁频谱的0.1THz~10THz频率范围，是一个蕴含着丰富物理内涵的宽频段电磁辐射区域。它是电磁频谱家族中的重要成员，介于红外光波和微波之间，长波段与毫米波亚毫米波相重合，短波段与红外线相重合，其基础理论、研究方法和技术也与微波、光波两个学科领域相互衔接和兼容，是上世纪末和本世纪初迅速发展起来而形成的一门综合性学科分支。

THz波可广泛应用于许多领域，主要包括：雷达探测、遥感及大气与环境监测、安全监控与反恐、高速实时高保密度数据通信与传输、生物技术以及医学诊断等。太赫兹科学技术已成为对现代科学技术、国民经济、国防军事有重要影响的非常活跃的前沿学科，给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇。目前，美国、欧洲、亚洲、澳大利亚等国家和地区政府、社会组织、企业、大学和研究机构投入了相当可观的人力、物力和财力到太赫兹科学技术的基础理论研究和工程应用技术开发之中。

近年来，太赫兹技术作为重要的研究领域，在国内外已经受到越来越广泛的关注。无论太赫兹波应用于哪个方面以及哪个频段，都离不开对太赫兹波的接收，对于最为常用的基于超外差体制的接收机来说，实现频率下变频作用的混频器是其中的一个关键部件。在固态太赫兹雷达和通信等系统中，由于缺少低噪声放大器，混频器就成为了接收端的第一级，它的指标直接影响着整体系统的性能。由于同频段高性能本振源实现难度大，采用分谐波混频技术是解决此问题的有效途径。在仅有的几类可工作于太赫兹频段的混频器中，只有基于平面肖特基二极管的太赫兹分谐波混频器可工作于室温，无需提供如液氦等以实现苛刻的低温环境。

目前基于平面封装的GaAs肖特基二极管的太赫兹分谐波混频器主要采用悬置微带的主流电路结构，无源电路由射频端口过渡、本振低通滤波器、本振中频双工器（包括本振端口过渡和中频低通滤波器）两部分组成。在射频过渡端通过微带线和上腔体充分接触实现射频和直流的接地。射频和本振信号分别从各自端口馈入，经过渡到悬置微带并经相应匹配网络后加载到混频二极管上，由于本振信号频率低于射频端口波导截止频率，所以本振信号不会从射频端口处泄漏，而射频信号由于本振低通滤波器（通本振频率、阻射频频率）的存在而不会从本振端口泄漏，从而实现这两个端口间的隔离；混频产生的中频信号从本振端通过一个微带低通滤波器输出。

现有的技术中，分谐波混频器在射频过渡端通过微带线和上腔体充分接触实现射频和直流的接地，这样不仅增加了装配难度降低电路精度，并且中频及本振信号只能实现虚拟接地。

发明内容

本发明的目的在于提供基于共面波导传输线的分谐波混频器，本发明采用共面波导传输线，将二极管直接搭在腔体壁的一边，从而实现信号接地，电路结构简单易于装配。