[发明专利]基于场效应晶体管的太赫兹波探测器

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹波探测技术领域，更具体地涉及一种基于场效应晶体管的太赫兹波探测器。

背景技术

太赫兹电磁波具有许多独特特点：太赫兹波的穿透特性使其可用于安检成像；太赫兹波和宇宙大爆炸后大部分冷却尘埃的黑体辐射处于相同的波段，用太赫兹波对宇宙进行成像为人们描绘了更加详实的图景；太赫兹波与许多生物大分子的振动同频，这为生物医疗探测开辟了新的途径；太赫兹波段可提供更大的带宽，为未来高速无线通信创造了可能。此基于场效应晶体管的太赫兹波信号探测结构可实施于金属-氧化物-半导体场效应晶体管集成电路工艺，这样可使得太赫兹波探测器高度集成化。目前国际上已提出基于N型金属-氧化物-半导体场效应晶体管的太赫兹波探测结构，该结构是将天线接收到的太赫兹波信号传输到N型金属-氧化物-半导体场效应晶体管的源极，并在天线处以及N型金属-氧化物-半导体场效应晶体管的栅极分别接固定电势。该结构的缺点是外接电势的引线会影响天线与N型金属-氧化物-半导体场效应晶体管之间的阻抗匹配，使得从天线接收到的太赫兹波信号不能最大化的传输到N型金属-氧化物-半导体场效应晶体管中。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种基于场效应晶体管的太赫兹波探测器，本发明的另一个目的在于克服太赫兹波天线与场效应晶体管之间信号功率传输效率低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于场效应晶体管的太赫兹波探测器，包括：

天线，用于接收太赫兹波信号；

场效应晶体管，所述场效应晶体管的源极用于输入所述天线接收到的太赫兹波信号，且在所述天线与所述场效应晶体管的源极之间设置有一匹配网络；在所述场效应晶体管的栅极上加载有一固定直流偏置电压，且所述场效应晶体管的栅极连接有一开路四分之一波长匹配变换器；所述场效应晶体管的漏极用于输出信号。

其中，所述天线为接地贴片天线。所述接地贴片天线在贴片天线中心处与接地金属平面通过一通孔进行短路。

基于上述技术方案可知，本发明的太赫兹波探测器具有如下创新和有益效果：通过使天线接地使得场效应晶体管有直流通路，从而不需要再在天线上通过额外引线加一直流偏置电压；在场效应晶体管的栅极加一开路四分之一波长匹配变换器，使得对于待测太赫兹波信号来说栅极为零点，但不影响栅极的直流偏置电压，从而消除了外部引线对场效应晶体管在待测太赫兹波频率下交流阻抗的影响。

附图说明

图1为本发明的太赫兹波探测器的结构示意图；

图2为本发明接地贴片天线的结构俯视图；

图3为本发明接地贴片天线的结构侧视图。

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明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明公开了一种基于场效应晶体管的太赫兹波探测器，包括天线、匹配网络以及用于探测的场效应晶体管。其中，天线用来接收太赫兹波信号，天线将接收到的太赫兹波信号传输到场效应晶体管的源极，为了使得天线接收到的太赫兹波信号功率最大化传输给场效应晶体管，在天线与场效应晶体管的源极之间增加一匹配网络，在场效应晶体管的栅极外接电源偏置并且在此栅极处接一开路四分之一波长匹配变换器。

作为优选，天线例如为接地贴片天线。

作为优选，场效应晶体管例如为金属-氧化物-半导体场效应晶体管、结型场效应晶体管其中之一。

作为优选，匹配网络例如是单个传输线段、并联短截线、串联短截线、双短截线中的一种。

作为优选，四分之一波长匹配变换器中的波长为待测太赫兹波在所用的开路四分之一波长匹配变换器介质中的波长。

下面通过优选具体实施例和附图对本发明做进一步的阐述说明。

如图1所示，本发明通过天线来接收太赫兹波信号，天线将接收到的太赫兹波信号传输到场效应晶体管的源极，为了使得天线接收到的太赫兹波信号功率最大化传输给场效应晶体管，在天线与场效应晶体管的源极之间增加一匹配网络，在场效应晶体管的栅极外接电源偏置并且在此栅极处接一开路四分之一波长匹配变换器，探测器的输出信号在场效应晶体管的栅极输出。

其中天线为接地贴片天线，其结构如图2和图3所示，在贴片天线的中心与接地金属平面通过一通孔进行短路，其特点在于此种短路方式在天线的中心处，不会影响天线的电磁辐射性能，而此种短路方式为场效应晶体管提供了直流通路。

场效应晶体管选为金属-氧化物-半导体场效应晶体管、结型场效应晶体管中的一种。