[发明专利]基于片上功率合成的太赫兹二倍频器及功率合成方法

权利要求书

1.一种基于片上功率合成的太赫兹二倍频器，其特征在于，包括肖特基二极管倍频电路、矩形波导(1)和GaAs基片(2)，肖特基二极管倍频电路设置在GaAs基片(2)上，GaAs基片(2)设置在矩形波导(1)中部；

矩形波导(1)侧面开设矩形波导输入端口(11)，矩形波导(1)顶部开设矩形波导输出端口(13)，矩形波导输出端口(13)从矩形波导(1)顶面贯穿至矩形波导(1)底面；矩形波导输入端口(11)处设置金属脊(12)，金属脊(12)位于矩形波导的窄边中心处；肖特基二极管倍频电路通过一对输入微带探针(21)连接矩形波导输入端口(11)，肖特基二极管倍频电路通过一对输出微带探针(24)与矩形波导输出端口(13)连接；

输入微带探针(21)和输出微带探针(24)设置在GaAs基片(2)上，一对输入微带探针(21)和一对输出微带探针(24)分别关于GaAs基片(2)的中心线对称。

2.根据权利要求1所述的基于片上功率合成的太赫兹二倍频器，其特征在于，肖特基二极管倍频电路包括一对肖特基二极管(22)、一对阻抗匹配网络(23)、一对低通滤波器(25)以及两条直流偏置电路(26)；带通滤波器兼阻抗匹配网络(23)、低通滤波器(25)以及直流偏置电路(26)均关于GaAs基片(2)的中心线对称分布，肖特基二极管(22)、带通滤波器兼阻抗匹配网络(23)、输出微带探针(24)、低通滤波器(25)以及直流偏置电路(26)依次连接；直流偏置电路(26)为肖特基二极管(22)提供反向加载的偏置电压，低通滤波器(25)；输入微带探针(21)连接肖特基二极管(22)的输入端。

3.根据权利要求1所述的基于片上功率合成的太赫兹二倍频器，其特征在于，输入信号经过金属脊(12)时，产生两路等幅同相的输入信号，其电场分别为E_i1和E_i2，一对输入微带探针(21)分别位于输入电场E_i1和E_i2最强处。

4.根据权利要求1所述的基于片上功率合成的太赫兹二倍频器，其特征在于，矩形波导输出端口(13)的两侧设置直流偏置端口。

5.根据权利要求1所述的基于片上功率合成的太赫兹二倍频器，其特征在于，GaAs基片(2)的两侧均设置有散热片(27)，散热片(27)设置在靠近矩形波导输出端口处。

6.根据权利要求1所述的基于片上功率合成的太赫兹二倍频器，其特征在于，金属脊(12)的长度与矩形波导输入端口(11)的长边长度相同。

7.基于片上功率合成的太赫兹二倍频器的功率合成方法，其特征在于，基于权利要求1所述的基于片上功率合成的太赫兹二倍频器，输入信号经由矩形波导(1)的输入端口(11)输入，所述矩形波导(1)工作模式为基模TE10，输入信号电场E_i垂直于矩形波导(1)的宽边，当输入信号经过金属脊(12)时，产生两路等幅同相的输入信号，其电场分别为E_i1和E_i2，其电场依然垂直于矩形波导的宽边，实现空间功率均匀分配，两路倍频输出信号经由微带探针耦合到矩形波导输出端口，倍频输出信号电场垂直于输出矩形波导的宽边，实现空间功率合成。

8.根据权利要求7所述的基于片上功率合成的太赫兹二倍频器的功率合成方法，其特征在于，肖特基二极管倍频电路中：肖特基二极管(22)、带通滤波器兼阻抗匹配网络(23)、输出微带探针(24)、低通滤波器(25)以及直流偏置电路(26)依次连接；倍频输出信号经过带通滤波器兼阻抗匹配网络(23)并通过输出微带探针(24)耦合到矩形波导输出端口(13)，直流偏置电路(26)为肖特基二极管(22)提供反向加载的偏置电压，其提供的直流信号经过低通滤波器(25)、输出微带探针(24)以及带通滤波器兼阻抗匹配网络(23)，之后所述直流信号加载在肖特基二极管(22)的直流端。