[发明专利]高阶奇次谐波THz源倍频器

说明书

本发明公开的一种高阶奇次谐波THz源倍频器，旨在提供一种结构简单，效率高，能够有效提供太赫兹信号的倍频器。本发明通过下述技术方案予以实现：外部射频信号通过标准矩形波导（1）进行输入，通过输入波导‑微带过渡结构（2）进入本振低通滤波器（3），然后进入肖特基二极管。与此同时，外部通过电基波低通滤波器（4）直流馈对肖特基二极管进行馈电激励。肖特基二极管对输入基波进行变频，产生高次谐波，包含奇次和偶次谐波分量，最后通过输出微带‑波导过渡结构（6）进入输出波导（7），对波导进行减高，形成一个对偶次谐波进行过滤的高通滤波器，通过标准矩形波导进行输出。本发明解决了太赫兹信号源实现的难题。

技术领域

本发明是关于能够被广泛应用于宽带通信、雷达、医学成像、物体成像、无损探测、天文学，环境监测、安全检查、反恐探测、临近空间通信/卫星通信和雷达探测等与社会发展密切相关领域的一种太赫兹频段的奇次固态倍频器。

背景技术

太赫兹频段资源丰富，所处的频段位置正好处于科学技术发展相对较好的微波毫米波与红外线光学之间，具有通信容量大、系统体积小、保密性好等优点。太赫兹通信技术除了能满足地面短距离大容量通信需求外，还能用于空间通信、信号探测等方面。在太赫兹波通信技术应用中，高质量以及稳定可靠的太赫兹源起着至关重要的作用。固态微波毫米波倍频器是现代电子系统中的关键部件,无论在射频系统还是在微波、毫米波系统中,它们性能的优劣关系到整个太赫兹系统固态前端工作性能的好坏。太赫兹波THz波是指频率在0.1～10THz范围内的电磁波,波长在3000～30μm范围。它在长波段与毫米波(亚毫米波)相重合,而在短波段与红外线相重合,介于毫米波与红外光之间电磁辐射区域范围内的电磁波。太赫兹频段倍频器和混频器是太赫兹系统收发前端的关键电路，它们的性能决定了太赫兹系统的性能。

太赫兹技术首先要解决的就是太赫兹源的问题,这也关系着太赫兹技术的发展。如何能研发出一种便捷、高效的太赫兹源已经成为国际太赫兹领域科技工作者的首要任务。在毫米波及亚毫米波范围,通常采用半导体器件倍频方法获得固态源。由于缺乏稳定、可靠的太赫兹信号源，太赫兹技术的发展受到很大的限制，因此研究和开发高性能的新型太赫兹倍频器具有非常积极和重要的意义。就国内目前太赫兹技术的研究情况而言，缺少具有高功率、造价低和便携式的倍频器来获得太赫兹信号源是限制太赫兹波技术应用的最主要因素。因此，研制功率高、造价低的太赫兹波倍频器对太赫兹波技术的发展起着至关重要的作用。在应用需求的牵引下，国外已有多个课题组开展了采用毫米波固态电路倍频实现THz源的研究。这种技术主要是利用频率较低的微波、毫米波振荡器，肖特基二极管倍频的方法得到THz源，这也是目前国内外获得太赫兹源的主要方法。目前获得太赫兹信号源的方式主要有：一是利用雪崩管、耿氏管、返波管振荡器等器件直接震荡产生连续波输出功率；二是利用倍频方式以获得更高频率信号。前一种方法可以获得极大的输出功率，但是体积庞大、寿命短、性能不稳定，并且需要很高的供电电压，这些缺点限制了其应用。而后一种方法由于它的输出频率可以在输入频率的N次谐波上选取，因而所需的输入信号源可以选择在技术比较成熟的频段制作，从而为保证所需的频率稳定度和相噪特性提供了条件。