[发明专利]太赫兹准光混频器

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹波探测技术领域，具体涉及一种太赫兹准光混频器。

背景技术

太赫兹波指的是频率在0.1THz～10THz(波长3mm～30μm)范围内的电磁辐射，位于电磁波谱中介于毫米波和红外辐射之间。太赫兹信号的检测可以通过太赫兹天线将太赫兹信号从空间中耦合成导行波，并通过混频器将太赫兹信号变换成中频，并进一步进行A/D变换、数字信号处理，从而获取期望的信息。太赫兹信号探测器广泛引用于通信(宽带通信)、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像(无标记的基因检查、细胞水平的成像)、无损检测、安全检查(生化物的检查)等领域。由于一些应用背景的特殊需求，如星载设备、手持设备等，对太赫兹信号探测器的体积和重量提出了一定的约束条件。因此，作为太赫兹前端的小体积、轻重量的混频器一直是研究热点之一。另外，作为应用系统的第一级，太赫兹前端的的混频器的性能(包括噪声性能和增益)能起着至关重要的作用。因此，如何提高太赫兹前端的的混频器性能也是研究人员关注的主要问题之一。

发明内容

本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种太赫兹准光混频器，该太赫兹准光混频器具有小体积、轻质量、高性能的特点。

为了解决上述问题，本发明提供了一种太赫兹准光混频器，包括混频天线、高阻介质透镜、中频电路以及背面短路器，太赫兹频段本振信号由高阻介质透镜耦合到混频天线上以提供超外差混频的太赫兹频段本振信号，待检测信号也通过高阻介质透镜耦合至混频天线上；耦合到混频天线上的待检测信号以及本振信号通过混频天线混频后产生中频信号，中频信号由中频电路滤波和放大后输出；位于混频天线背瓣方向的背面短路器沿混频天线法线方向移动，改变与混频天线的距离。

所述太赫兹准光混频器中的混频天线包括平面天线、二极管以及中频引线，混频天线中的二极管位于平面的射频馈电端口处并且分别与平面天线的两极相连，耦合到混频天线上的待检测信号以及本振信号通过混频天线上的二极管混频后产生中频信号，中频信号由中频引线引出。

混频天线中的二极管可以为肖特基二极管。

混频天线紧贴高阻介质透镜。混频天线衬底材料的介电常数与高阻介质透镜材料的介电常数接近。

中频电路包括扼流电感、带通滤波器和低噪声放大器，直流偏置通过扼流电感加载在混频天线上，中频信号由带通滤波器选频输出后，再由低噪声放大器放大后输出。

混频天线与中频电路通过金丝压焊或者倒装焊的方式连接。

高阻介质透镜采用电阻率为5000Ω·m的硅材料，高阻介质透镜的形状为扩展半球透镜。

背面短路器包括短路面柱和螺旋调节杆，短路面柱的截面形状为圆形，直径不小于透镜的直径，面向混频天线的一面是金属面，短路面柱通过螺旋调节杆控制短路面柱与混频天线之间的距离，短路面柱的材料为铜、铝、或聚四氟乙烯等复合材料。

本发明的太赫兹准光混频器具有结构紧凑、质量轻、变频效率高的特点，可以作为太赫兹探测器的常温前端，为太赫兹探测器提供一个常温太赫兹准光混频器，用于空间探测器中探测与检测信号，以及应用于星载或者手持设备等对体积重量约束较高的设备中。

附图说明

应说明的是，下面描述中的附图仅示意地示出了一些实施例，并没有包括所有可能的实施例。

图1为准光混频器结构示意图；

图2为混频天线结构示意图；

图3为混频天线芯片结构剖面图；

图4为背面短路器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图描述本发明的示例性实施例的技术方案。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。所描述的实施例仅用于图示说明，而不是对本发明范围的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

图1为本发明实施例的太赫兹准光混频器实施例的结构示意图，该准光混频器包括混频天线1、高阻介质透镜2、中频电路3以及背面短路器4。