[发明专利]一种太赫兹全双工共本振固态前端发射电路

说明书

本发明的目的在于提供一种太赫兹全双工共本振固态前端发射电路，属于太赫兹通信技术领域。本发明固态前端发射电路整体架构采用两条支路并行，由一个本振源进行驱动的新型体制，利用分支波导定向耦合器将同一本振源提供的驱动信号进行两路输出，分别给两条支路提供所需功率的驱动信号，两条支路产生所需要的发射信号后经正交模耦合双工器合并成一路信号进行发射，从而实现全双工共本振固态前端发射电路的构建。

技术领域

本发明属于太赫兹通信技术领域，涉及前端发射电路，具体涉及一种太赫兹全双工共本振固态前端发射电路。

背景技术

太赫兹波是指频率在0.1~10THz范围的电磁波，其频谱位于毫米波与红外光波之间，兼具了微波和光波的特性并具有独特的特点，这使得太赫兹技术成为电子学和光子学研究的重要扩展。相较于微波、毫米波，太赫兹波波长更短、频段更高；相较于光波，具有更强的穿透特性以及较低的光子能量；太赫兹波一系列独特的优越特性使其具有巨大的应用前景，可广泛应用于射电天文、太赫兹通信、大气与环境监测、雷达成像以及医学诊断等领域。近二三十年来，随着太赫兹频段半导体器件、辐射源、探测器及系统的不断进步，使得太赫兹技术已成为对现代科学技术、国防建设有重要影响的前沿学科，并对国民经济和国家安全有重大的应用价值。

传统前端发射电路对于不同功能采用不同支路实现，是因为不同支路之间的驱动信号不同，若直接集成会产生强烈的电路互扰，恶化系统性能。在太赫兹频段，半导体器件的高频效应影响尤为突出，小型化集成化电路结构会进一步增加两个支路电路之间的互扰。但是，随着需求的增加，如何尽可能地在较小的使用面积和电路资源下实现更多的功能就成为了关键。太赫兹固态收发前端元器件的关键技术是系统应用的共性技术，美欧等国在该领域投入巨大，相继开展了大量研究。但是，太赫兹固态前端器件目前仍然面临器件模型精度差、发射功率低、接收噪声高、传输损耗大、集成度差等问题，导致太赫兹系统难以满足实际应用需求。

因此，如何构建双工架构，使得发射前端电路能够实现双支路的并行且共用本振源就成为了研究关键。

发明内容

针对背景技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种太赫兹全双工共本振固态前端发射电路。本发明固态前端发射电路通过分支波导定向耦合器和正交模耦合双工器共同构建双工架构，实现了不同需求的两条支路的并行，使得不同信号源驱动的两条支路能够直接集成且不会产生电路之间的互扰，有利于集成化电路的发展。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种太赫兹全双工共本振固态前端发射电路，包括本振三倍频器、分支波导定向耦合器、太赫兹分谐波混频器、太赫兹二倍频器、正交模耦合双工器和发射天线；

所述本振三倍频器用于将从本振端口进入的驱动信号进行倍频，然后将倍频后的本振信号传输至分支波导定向耦合器；所述分支波导定向耦合器将倍频后的本振信号分为功率不同的两路信号，第一功率信号传输至太赫兹二倍频器进行倍频，产生第一支路发射信号，第二功率信号传输至太赫兹分谐波混频器，太赫兹分谐波混频器将输入的中频信号与第二功率信号一起进行混频，产生第二支路发射信号；第一支路发射信号和第二支路发射信号分别从正交模耦合双工器的两个输入端口输入，由正交模耦合双工器合并为一路信号经发射天线进行发射。

进一步地，所述正交模耦合双工器的其中一个输入端口与扭波导相连，使得第一支路发射信号和第二支路发射信号在输入端口的极化模式相互正交。

进一步地，所述第二功率信号为小功率信号，其功率小于等于4mW；第一功率信号为大功率信号，其功率为100mW以上。

进一步地，所述本振三倍频器包括波导和微带线，驱动信号从波导的本振端口输入，经波导耦合至微带线进行倍频；所述波导采用标准波导WR-28。