[发明专利]太赫兹混频器以及电子组件

说明书

本公开提供了一种太赫兹混频器和电子组件，该太赫兹混频器包括：金属腔体，金属腔体形成有射频输入波导和本振输入波导；微带线，微带线容纳在金属腔体内，并分别延伸至射频输入波导和本振输入波导所在的金属腔体内，以分别形成用于接收射频信号和本振信号的天线，微带线远离射频输入波导的第一端设置有金属接地层，其中，金属接地层的至少远离第一端的部分上设置有用于阻挡射频信号向第一端传输的阻挡结构。该太赫兹混频器通过在金属腔体内的金属接地层上设置阻挡结构，以阻断射频信号继续向第一端(即，接地端)传输，从而有效降低导电胶涂抹或其他焊料所引入的不确定因素对太赫兹混频器特性的影响，以提高太赫兹混频器的可靠性以及一致性。

技术领域

本公开涉及通信领域，尤其涉及一种太赫兹混频器及包括该太赫兹混频器的电子组件。

背景技术

近年来，太赫兹技术作为重要的研究领域，在国内外已经受到越来越广泛的关注。从太赫兹波的大气传输特性中可以看出，在183GHz、320GHz、380GHz、664GHz附近存在水分子吸收窗口，是用来探测大气湿度轮廓线的关键频段；在94GHz、140GHz、220GHz毫米波传播受到衰减较小，基于点对点通信而被低空空地导弹和地基雷达所采用。因而针对这些频段的研究非常重要。

无论太赫兹波应用于哪个方面以及哪个频段，都离不开对太赫兹波的接收，对于最为常用的基于超外差体制的接收机来说，实现频率下变频作用的混频器是其中的一个关键部件。在固态太赫兹雷达和通信等系统中，由于低噪声放大器实现较为困难，混频器就成为了接收端的第一级，所以混频器性能的好坏直接关系到整个接收机系统的性能。同时，由于同频段高性能本振源实现难度大，所以采用分谐波混频技术是解决此问题的有效途径。在仅有的几类可工作于太赫兹频段的混频器中，只有基于平面肖特基二极管的太赫兹分谐波混频器可工作于室温，无需提供如液氦等以实现苛刻的低温环境，因而获得了较为普遍的应用。

针对100GHz～500GHz的太赫兹波段范围，目前主要的接收机方案之一是超外差式接收机，尤其当频率高于200GHz时，基于硅基CMOS工艺和硅锗CMOS工艺的混频器变频损耗较大，还不适合应用，所以仍主要依赖于平面封装的砷化镓肖特基二极管的太赫兹分谐波混频器。目前基于平面封装的砷化镓肖特基二极管的太赫兹分谐波混频器主要采用微带线的主流电路结构，无源电路由射频端口过渡、本振低通滤波器和本振中频双工(包括本振端口过渡和中频低通滤波器)等部分组成。

现有技术中平面封装的砷化镓肖特基二极管的太赫兹混频器的射频接地方案主要包括：方案1，砷化镓肖特基二极管倒装键合在石英基板微带线上，外围是金属腔体。该方案简单易行，但缺点也较为明显：为消除因肖特基二极管对的非一致性所引起的直流偏量，需要加射频接地端，一般采用导电银胶或者金丝绑定等方式实现。金丝绑定由于接触面较小，可靠性相对一般，且其金丝形貌及走向对阻抗影响较大；导电银胶涂抹方式因为接触面较大，所以可靠性相对较好，但目前主要是手动涂抹，其每次涂抹的一致性以及涂抹区域因操作人员而异，且随机性较大。这些都会对高频信号传输的阻抗匹配产生较大影响；方案2，基于砷化镓的单片集成二次谐波混频器链路结构(肖特基二极管与微带线都采用砷化镓基片同步加工)，外围是金属腔体。该方案可采用梁式引线(Beam-lead)工艺将射频地引出，并通过压焊方式将射频地与金属腔连接，整体工艺简单，可靠性强。但是该工艺不能用在方案1中，且目前500GHz以下的混频器主要以方案1的方式组装。

发明内容

本公开的一个目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

根据本公开的一个方面的实施例，提供了一种太赫兹混频器，包括：

金属腔体，所述金属腔体形成有射频输入波导和本振输入波导；

微带线，所述微带线容纳在所述金属腔体内，并分别延伸至所述射频输入波导和所述本振输入波导所在的金属腔体内，以分别形成用于接收射频信号和本振信号的天线，所述微带线远离所述射频输入波导的第一端设置有金属接地层。