[发明专利]一种共振隧穿二极管太赫兹振荡器及其电路结构

说明书

本发明公开的一种共振隧穿二极管太赫兹振荡器及其电路结构，包括：缝隙天线和共振隧穿二极管；其中，所述共振隧穿二极管用于确定所述缝隙天线的馈电点，所述馈电点偏离所述缝隙天线的中心；所述馈电点用于将所述缝隙天线划分为长缝隙天线和短缝隙天线，所述长缝隙天线对应第一缝隙谐振腔，所述短缝隙天线对应第二缝隙谐振腔；所述长缝隙天线用于控制所述缝隙天线阻抗的实部，所述短缝隙天线用于控制所述缝隙天线阻抗的虚部，相比于现有技术，本发明在满足高频振荡的情况下，满足最大功率阻抗匹配的条件，实现高效率的辐射输出功率。

技术领域

本发明涉及太赫兹技术领域，特别是涉及一种共振隧穿二极管太赫兹振荡器及其电路结构。

背景技术

共振隧穿二极管，两个量子势垒夹有一个量子势阱而构成的一种两端量子器件，它是依靠所谓共振隧穿效应来工作的，具有负阻的伏安特性，以及较小的寄生参数，使其从DC到太赫兹频段都具有负阻效应，因此适合作为太赫兹频段的振荡器。

传统单片电路设计方法，普遍采用微带或共面波导短截线和共振隧穿二极管自身寄生电容形成谐振结构产生太赫兹波，但微带线寄生参数大，Q值低，难以适用于更高频振荡源。现阶段常用技术通常采用片上缝隙天线与共振隧穿二极管集成的方式，将共振隧穿二极管置于缝隙天线中心，利用天线的电感特性以及共振隧穿二极管寄生容性，形成谐振，产生太赫兹波。为获得极高频率，需要极大的缩小缝隙天线的尺寸，由此会导致振荡器辐射效率急剧下降，严重影响功率输出。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种共振隧穿二极管太赫兹振荡器及其电路结构，满足最大功率阻抗匹配的条件，实现高效率的辐射输出功率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种共振隧穿二极管太赫兹振荡器，包括：缝隙天线和共振隧穿二极管；

其中，所述共振隧穿二极管用于确定所述缝隙天线的馈电点，所述馈电点偏离所述缝隙天线的中心；

所述馈电点用于将所述缝隙天线划分为长缝隙天线和短缝隙天线，所述长缝隙天线对应第一缝隙谐振腔，所述短缝隙天线对应第二缝隙谐振腔；

所述长缝隙天线用于控制所述缝隙天线阻抗的实部，所述短缝隙天线用于控制所述缝隙天线阻抗的虚部。

进一步地，一种共振隧穿二极管太赫兹振荡器，还包括MIM电容、稳定电阻和空气桥；

所述MIM电容的结构由上而下依次为上电极、介质层和下电极，所述下电极与所述共振隧穿二极管的第一端连接；

所述空气桥的第一端与所述上电极连接，所述空气桥的第二端与所述共振隧穿二极管的第二端连接，所述第一谐振腔和所述第二谐振腔位于所述空气桥的下方；

所述稳定电阻的第一端与所述上电极连接，所述稳定电阻的第二端与所述下电极相连接。

进一步地，所述缝隙天线的馈电点是将所述共振隧穿二极管基于共轭匹配条件下，对阻抗的实部和虚部同时匹配来确定的。

进一步地，所述第一缝隙谐振腔和所述第二缝隙谐振腔所对应的所述下电极进行挖空处理。

进一步地，本发明还提供了一种电路结构，所述电路结构包括：第一电源、第一电感、第二电感、MIM电容、缝隙天线、共振隧穿二极管、稳定电阻和第一电容；

所述第一电源的正极与所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端与所述第二电感、所述稳定电阻和所述第一电容的第一端连接，所述第二电感与所述共振隧穿二极管的正极连接，所述第二电感还与所述MIM电容的第一端连接，所述MIM电容的第二端与所述缝隙天线的第一端连接，所述缝隙天线的第二端与所述共振隧穿二极管的负极连接，所述缝隙天线还与所述稳定电阻和所述第一电容的第二端连接，所述第一电源的负极与所述稳定电阻和所述第一电容的第二端连接。