[发明专利]用于太赫兹混频器的新型混合集成电路

说明书

技术领域

本发明涉及电通信的传输装置技术领域，尤其涉及一种用于太赫兹混频器的新型混合集成电路。

背景技术

太赫兹（THz）波从广义上来讲，是指频率在 0.1-10THz范围内的电磁波，其中 1THz=1000GHz，也有人认为太赫兹频率是指0.3THz-3THz范围内的电磁波。THz波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，THz技术是国际科技界公认的一个非常重要的交叉前沿领域。太赫兹频段的混频器，主要是分谐波混频，其本振频率可以为待测射频频率的二分之，分谐波混频可降低对本振频率的要求，最常用的为分谐波混频器。

1THz以下的混频器件国际上主要是基于GaAs基肖特基混频二极管。其电路形式主要是基于单片集成电路和混合集成电路两种形式。单片集成电路目前主要是GaAs单片电路，整个电路和二极管集成在一起，但是单片电路的工艺难度极大，对工艺要求很高，目前国内还没有制作出来可以工作在太赫兹频段的混频单片。

目前国内主要是发展混合集成电路，电路衬底一般采用石英材料，这是由于石英在太赫兹频段的吸收系数较小，混频器件采用GaAs基混频肖特基二极管，GaAs太赫兹肖特基二极管倒装焊接在石英电路基板上。由于工作频率非常高，所采用的肖特基二极管尺寸非常小，在数十微米到百微米之间，肖特基二极管需要倒装焊接在石英电路板上需要具有非常高焊接技术的人员才能完成相关工艺，耗时耗力，尽管如此，由于只能在显微镜下进行人工操作，其倒装焊接的精度仍不能与设计精度保持一致，导致电路性能恶化。由于在倒装焊接的时候引入的二极管移位等误差，导致混频器的混频损耗增加，混频器的实际测试结果偏离设计结果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于太赫兹混频器的新型混合集成电路，所述集成电路的制作工艺更为简单，容易实现，由于GaAs太赫兹肖特基二极管不采用倒装焊技术，组装过程中装配的是带有GaAs微带电路的二极管，与普通分立二极管相比，尺寸增加，降低了器件微组装的工艺难度，与目前常用的混合集成电路形式相比，二极管的组装精度提高，可以降低混频器的变频损耗，使得混频器的测试结果更加接近设计结果。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种用于太赫兹混频器的新型混合集成电路，包括两个石英基板电路、一个GaAs基板电路、一个射频波导以及一个本振波导，所述GaAs基板电路位于两个石英基板电路之间，第一石英基板电路中的射频过度微带线横跨在射频波导上，第二石英基板电路中的本振过渡微带线横跨在本振波导上，GaAs基板电路包括GaAs基板和位于GaAs基板内的GaAs太赫兹肖特基二极管，其特征在于：所述GaAs太赫兹肖特基二极管的正面朝上，GaAs太赫兹肖特基二极管焊盘两端分别集成一段GaAs基的微带传输线或者悬置微带传输线，GaAs基的微带传输线或者悬置微带传输线分别与两侧的石英基板电路电连接。

进一步的技术方案在于：所述第一石英基板电路包括第一石英基板和位于第一石英基板内的中频地微带线、射频过度微带线以及第一微带传输线，所述中频地微带线的一端与射频过度微带线的一端连接，所述第一微带传输线的一端与射频过度微带线的另一端连接，所述第一微带传输线的另一端与第一GaAs基的微带传输线或者悬置微带传输线连接。

进一步的技术方案在于：所述第二石英基板电路包括第二石英基板，所述第二石英基板内设有本振低通滤波器、第二微带传输线、本振过度微带线、第三微带传输线、中频低通滤波器以及第四微带传输线，所述第四微带传输线的一端依次经中频低通滤波器、第三微带传输线、本振过度微带线以及第二微带传输线与本振低通滤波器的一端连接，所述本振低通滤波器的另一端与第二GaAs基的微带传输线或者悬置微带传输线连接。

进一步的技术方案在于：所述第一微带传输线与第一GaAs基的微带传输线或者悬置微带传输线的金属面在同一高度。

进一步的技术方案在于：第二GaAs基的微带传输线或者悬置微带传输线与本振低通滤波器的金属面在同一高度。

进一步的技术方案在于：所述本振低通滤波器和中频低通滤波器为5阶或7阶高低阻抗微带滤波器。

进一步的技术方案在于：所述石英基板的厚度为30微米到75微米，GaAs基板的厚度一般为8微米到15微米。