[发明专利]一种分布式本振太赫兹超外差阵列接收机

说明书

本发明公开了一种分布式本振太赫兹超外差阵列接收机，包括：接收机阵列、功分器和同步信号源,阵列中每一路接收机结构相同，且每一路接收机均包括：接收机天线，用于实现接收信号、混频器、中频处理单元和放大倍频链路，所述的接收机天线与混频器之间相互连接，所述接收机天线接收的信号经筛选后送入混频器，所述的同步信号源经功分器后经过放大倍频链路后送入混频器同接收信号进行差频。通过上述方式实现低成本的高灵敏度单片集成探测阵列系统，构建可扩展的超外差阵列，着重突破传统集中式本振源功率受限带来的扩展性限制，同时采用全新的分布式本振放大倍频链路和同步信号源相结合实现高灵敏度可扩展超外差阵列接收机。

技术领域

本发明基于CMOS或者III-IV族材料固态电路超外差探测太赫兹波原理，特别是涉及一种分布式本振太赫兹超外差阵列接收机。

背景技术

通信、雷达、导航、遥感、广播、电视等无线电技术设备，都是通过无线电波来传递信息的，都需要有无线电波的辐射和接收。接收机是整个系统的重要组成部分对系统性能有着直接影响。太赫兹频段接收机的作用就是对高频电磁信号的频谱进行分割和搬移，其中超外差式接收机具有灵敏度高、探测精度强、相干探测功能等优点。

随着毫米波太赫兹集成电路的突破，阵列接收机逐渐成为提高通信速率以及雷达成像速度的普遍手段和技术发展趋势。通过多通道阵列超外差接收机可以在工作频率1THz以下获取0～360°强度相位信息不仅能实现3D成像，而且能够识别物质频谱信息，这对材料特性的探测表征具有重要意义。低成本的大规模阵列接收机成为工业和产品化的必备条件。

但是传统基于硅基或者III-V族材料的太赫兹超外差阵列接收机往往采用集中式本振设计（如附图1），将同步信号经过放大倍频链后再通过功分器输出给各个通道。其优势在于可降低成本和设计难度快速实现阵列间多通道的同步和超外差探测。但是缺点在于随着阵列通道数的增加本振链的功率随之下降、噪声相应提高，最终导致接收机阵列通道数无法大规模线性扩展，接收机成本居高不下。

分布式本振太赫兹超外差阵列接收机将放大倍频链前移到功分器之前，在硅基或III-V族材料的太赫兹超外差阵列接收机芯片设计中把天线、混频、放大倍频链设计在同一单片上，同步型号源经过功分器后输入到每一个通道的放大倍频链上实现所有通道的信号同步从而实现阵列接收机相干探测。其难点在于天线、混频、放大倍频链设计在同一单片，设计、仿真难度加大，体积相较传统方式有所增加。但是优点在于超外差阵列接收机可以进行线性的扩展，通道数可以不再受传统集中式设计带来的限制，所以阵列接收机在性能保持稳定的同时成本将大幅下降。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是如何提供一种低成本、高灵敏度单片集成探测阵列系统，构建可扩展的超外差阵列，着重突破传统集中式本振源功率受限带来的扩展性限制，同时采用全新的分布式本振放大倍频链路和同步信号源相结合实现高灵敏度可扩展超外差阵列接收机。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种分布式本振太赫兹超外差阵列接收机，包括：接收机阵列、功分器和同步信号源，所述的同步信号源与功分器之间相互连接。所述的功分器与接收机阵列中的每一路接收机分别连接，所述的同步信号源经过功分器后为每一路接收机放大倍频链提供同步信号，从而实现阵列接收机相干探测。

阵列中每一路接收机结构相同，且每一路接收机均包括：用于接收探测信号筛选的接收机天线，用于实现接收信号、本振信号间差频功能的混频器、用于向后端信号处理部分输出基带信号的中频处理单元和用于信号放大倍频功能的放大倍频链路，所述的接收机天线与混频器之间相互连接。

所述接收机天线接收的信号经筛选后送入混频器，所述的同步信号源经功分器后再经过放大倍频链路送入混频器同接收信号进行差频。