[发明专利]太赫兹混频器

说明书

技术领域

本发明属于太赫兹器件技术领域，尤其涉及一种太赫兹混频器。

背景技术

通常将频率在0.1-10THz范围内的电磁波定义为太赫兹波(THz波)，它介于毫米波和红外光之间，处于从电子学光向光子学的过渡区。THz波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，具有频率高、带宽宽、安全性好等特点，在安检、通信、同行、雷达、射电天文中应用广泛。由于太赫兹波频频率较高，为了得到稳定可靠的信号源，常常需要利用混频的方法实现太赫兹波信号频率的变化，该过程通常是通过混频器实现的。

传统的混频器一般在输入端和输出端采用高品质因数(Q值)的矩形波导谐振腔实现肖特基二极管的阻抗匹配和滤波功能，但是这种矩形波导谐振腔的结构使得混频器的腔体体积过大，不利于混频器结构的小型化。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种太赫兹混频器，以解决现有技术中矩形波导结构使得混频器的腔体体积过大，不利于混频器结构的小型化的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种太赫兹混频器，包括：

第一输入端波导结构、第二输入端波导结构和太赫兹混频电路；

所述第一输入端波导结构包括一个第一标准波导，所述第一标准波导为所述第一输入端波导结构的末级波导，所述第一输入端波导结构的末级波导的末端为第一短路面；

所述第二输入端波导结构包括依次连接的至少一个第二标准波导和至少一个第一减高波导，所述第二输入端波导结构一端的一个第一减高波导为所述第二输入端波导结构的末级波导，所述第二输入端波导结构的末级波导的末端为第二短路面；

所述太赫兹混频电路包括第一E面微带探针、第二E面微带探针、肖基特二极管、用于输出混频信号的电路传输线、第一低通滤波器、第二低通滤波器，所述第一E面微带探针的一端与所述第一低通滤波器的输入端连接，所述第一低通滤波器的输出端与所述肖基特二极管的一端连接，所述肖基特二极管的另一端与所述第二E面微带探针连接，所述第一E面微带探针的另一端与所述第二低通滤波器的输入端连接，所述第二低通滤波器的输出端与所述电路传输线连接；

所述第一E面微带探针通过所述第一输入端波导结构的末级波导上设置的第一开口延伸至所述第一输入端波导结构内，将接收到本振信号引至太赫兹混频电路；所述第二E面微带探针通过所述第二输入端波导结构的末级波导上设置的第二开口延伸至所述第二输入端波导结构内，将接收到射频信号引至太赫兹混频电路。

进一步地，所述第一输入端波导结构还包括一个与所述第一标准波导连接的第二减高波导，所述第二减高波导为所述第一输入端波导结构的末级波导。

进一步地，所述第一输入端波导结构的末级波导的长度大于所述本振信号频率的四分之一波导波长，所述第一开口位于所述第一输入端波导结构的末级波导的H面径向轴线处且于轴线平行，所述第一开口与所述第一短路面的间距为所述本振信号频率的四分之一波导波长；所述第二输入端波导结构的末级波导的长度大于所述射频信号频率的四分之一波导波长，所述第二开口位于所述第二输入端波导结构的末级波导的H面径向轴线处且于轴线平行，所述第二开口与所述第二短路面的间距为所述射频信号频率的四分之一波导波长。

进一步地，所述太赫兹混频电路还包括：输入匹配电路；所述输入匹配电路的输入端与所述第一低通滤波器的输出端连接；所述输入匹配电路的输出端与所述肖基特二极管连接。

进一步地，所述太赫兹混频电路的外部设有电路主腔体。

进一步地，所述第二E面微带探针通过接地金属带线与所述电路主腔体连接。

进一步地，所述肖基特二极管包括反向并联的两个二极管。

进一步地，所述第一低通滤波器为5阶或7阶高低阻抗微带线

进一步地，所述第一输入端波导结构与所述第二输入端波导结构的各级波导的E面重合。

进一步地，所述太赫兹混频电路的基板为罗杰斯Rogers5880基板或石英基板。