[发明专利]一种太赫兹频段空间功率放大装置

摘要

本发明公开一种太赫兹频段空间功率放大装置，适用于太赫兹频段的末端高增益功率放大。首先利用微波放大阵列单元芯片的级联结构，对由空间馈入的微波信号进行放大，从而提高了太赫兹倍频器的输入功率。再利用太赫兹倍频阵列芯片的倍频特性，对接收到的微波进行倍频，可有效获得太赫兹信号的高功率输出。由于采用了阵列芯片的结构，单个芯片上集成了多个子单元，利用集成电路工艺，一次加工成型，获得高一致性的微波放大器和太赫兹倍频器，保证了太赫兹末端功率放大装置的有效性。

主权项

一种太赫兹频段空间功率放大装置，其特征在于：该放大装置包括第一级微波放大阵列芯片、第二级微波放大阵列芯片、第三级微波放大阵列芯片、……、第N级微波放大阵列芯片和太赫兹倍频阵列芯片；其中，第一级微波放大阵列芯片由m×n个子单元组成，每个子单元在介质基片上集成了微波接收天线、微波耦合微带线、微波放大电路和微波辐射缝隙；在介质基片的正面有微波接收天线、微波放大电路和微波耦合微带线；在介质基片的背面有微波辐射缝隙，微波辐射缝隙与微波耦合微带线成十字正交关系；微波接收天线接收馈入的信号，然后将信号传输给微波放大电路，微波放大电路对接收到的信号进行放大后输出给微波耦合微带线，微波耦合微带线将信号耦合至微波辐射缝隙，微波辐射缝隙将信号耦合至第二级微波放大阵列芯片正面的第一段微波耦合微带线；第二级微波放大阵列芯片由m×n个子单元组成，每个子单元在介质基片上集成了第一段微波耦合微带线、微波放大电路、第二段微波耦合微带线和微波辐射缝隙；在介质基片的正面有第一段微波耦合微带线、微波放大电路和第二段微波耦合微带线；在介质基片的背面有微波辐射缝隙，微波辐射缝隙与第二段微波耦合微带线成十字正交关系；第一段微波耦合微带线与第一级微波放大阵列芯片背面的微波辐射缝隙成十字正交关系；第二级微波放大阵列芯片的第一段微波耦合微带线将耦合到的信号传输给微波放大电路，微波放大电路对接收到的信号进行放大后输出给第二段微波耦合微带线，第二段微波耦合微带线将信号耦合至第二级微波放大阵列芯片的微波辐射缝隙，微波辐射缝隙将信号耦合至下一级微波放大阵列芯片；第三级微波放大阵列芯片、……、第N‑1级微波放大阵列芯片与第二级微波放大阵列芯片的结构和传输方式均相同；第N级微波放大阵列芯片与第二级微波放大阵列芯片的结构相同；传输方式如下：第N级微波放大阵列芯片的第一段微波耦合微带线将耦合到的信号传输给微波放大电路，微波放大电路对接收到的信号进行放大后输出给第二段微波耦合微带线，第二段微波耦合微带线将信号耦合至第N级微波放大阵列芯片的微波辐射缝隙，微波辐射缝隙将信号耦合至太赫兹倍频阵列芯片的微波耦合微带线；太赫兹倍频阵列芯片由p×q个子单元组成，每个子单元在介质基片上集成了微波耦合微带线、太赫兹倍频器、太赫兹一分M等功分器和M个太赫兹辐射缝隙；在介质基片的正面有微波耦合微带线、太赫兹倍频器和太赫兹一分M等功分器；在介质基片的背面有M个太赫兹辐射缝隙，M个太赫兹辐射缝隙与太赫兹一分M等功分器中的太赫兹耦合微带线一一对应且成十字正交关系；太赫兹倍频阵列芯片的微波耦合微带线将耦合到的信号传输给太赫兹倍频器，太赫兹倍频器将信号倍频至太赫兹频段，输出太赫兹信号，并将输出的太赫兹信号传输给太赫兹一分M等功分器，太赫兹一分M等功分器将太赫兹信号等分为M路相参信号，M路等幅相参信号耦合至与其一一对应的太赫兹辐射缝隙；太赫兹辐射缝隙输出太赫兹信号。