[发明专利]一种应用于太赫兹皮肤成像领域的CMOS集成电路太赫兹检测器

摘要

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种应用于太赫兹皮肤成像领域的CMOS集成电路太赫兹检测器。本发明采用了一种超可再生的接收机电路，该电路结构包括一个低噪声放大器，一组振荡器和一组包络检波电路。太赫兹波注入低噪声放大器采用电容交流方式耦合，栅极偏置电压设置可调，通过调节注入对管的偏置可以获得最大的转换增益。包络检波输出一个正相关于输入信号强度的电压信号，该注入实现300GHz到400GHz接近‑80dBm的灵敏度，转换增益最高可达57dB，整体功耗不超过8 mW。本发明彻底克服了工艺误差、温度漂移带来的锁定范围变化以及中心频率浮动和输出摆幅偏低等影响，使得能够应用于高性能太赫兹检测器中。

主权项

1.一种应用于太赫兹皮肤成像领域的CMOS集成电路太赫兹检测器，其特征在于，该太赫兹检测器电路结构包括两个模块（101和102），第一模块（101）为电路的输入结构，其通过天线接收到的太赫兹信号通过隔直流电容交流耦合注入低噪声放大器，该低噪声放大器栅极偏置电压设置可调，通过调节注入对管的偏置可以获得最大的转换增益，在共漏极产生谐波注入到第二模块（102）中；第二模块（102）包括交叉耦合振荡器组和包络检波器组；其中：交叉耦合振荡器组包括四个相同的交叉耦合振荡器，交叉耦合振荡器之间通过零相移网络连接，交叉耦合振荡器组的输出信号输入到包络检波器组中；包络检波器组包括四个相同的包络检波器，经过包络检波，输出一个正相关于输入信号强度的电压信号；所述隔直流电容由片上金属‑绝缘体‑金属电容器构成；所述交叉耦合振荡器由交叉耦合的NMOS 管对、片上无源电感和器件寄生电容构成，所选取的无源电感Q值曲线在锁定频段范围内缓而平；其中，NMOS管对M1、M2的漏端分别连接差分电感的两端，该差分电感的中间抽头与电源VDD相连接，并且NMOS管M1的漏与NMOS管M2的栅极相连接，NMOS管M2的漏与NMOS管M1的栅极相连接，NMOS管对M1、M2的源端与NMOS管M3的漏断相连接，M3的栅极连接Bias1，源极连接地；所述零相移网络由电感、电容构成的耦合网络，实现输入和输出的零相位改变；该网络由电感L1、L2、L3和电容C1、C2、C3构成，电容C1跨接在电感L1和L2的一端，并分别于电容C2和C3的一端相连接，电感L3跨接在电容C2和C3的另一端；所述包络检波器由NMOS 管对、电容和电阻构成；其中，双端输入连接电容C4和C5，电容C4和C5另一端分别连接PMOS管对M4、M5的栅极，PMOS管对M4、M5的源极与电源相连接，漏极与电阻R3相连接，电阻R3另一端连接地，电阻R1一端连接M5栅极，另一端连接Bias2，电阻R2一端连接M4栅极，另一端连接Bias2。