CN106301226B - 一种微带线与悬置微带线相结合的太赫兹倍频器 - Google Patents
一种微带线与悬置微带线相结合的太赫兹倍频器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种微带线与悬置微带线相结合的太赫兹倍频器，包括倍频器金属腔体、电路基片、二极管芯片，二极管芯片安装位置的正下方的电路基片为微带线形式，即这部分电路基片的下方紧贴倍频器金属腔体，有利于二极管工作时通过基片向腔体散热；直流偏置低通滤波器所在电路基片也为微带线形式，即这部分基片下方也紧贴金属腔体；电路基片上的其余部分电路均为悬置微带线的形式，这些部分对应的电路基片上下均为空气，有利于减小太赫兹信号的传输损耗，提高倍频效率；本发明中二极管的电路基片在金属腔体中的安放形式从单一的微带线或者悬置微带线变成微带线与悬置微带线相结合的方式，有较高的倍频效率，更加容易安装，且抗震动性能更好。
Description
技术领域
本发明属于太赫兹技术领域，特别是一种微带线与悬置微带线相结合的太赫兹倍频器。
背景技术
现有太赫兹倍频器的技术方案一般是由倍频器金属腔体、电路基片、二极管芯片组成。倍频器金属腔体中包括输入波导、输出波导、电路基片安置槽。电路基片以微带线或者悬置微带线的形式固定在安置槽中。电路基片以石英为介质材料，上面包括直流偏置低通滤波器、输入探针、谐波抑制低通滤波器、输入匹配电路、输出匹配电路、输出探针。二极管芯片衬底朝上，倒置安装在电路基片上。基频信号由波导口输入，经过输入探针转换从TE10模式变换到TEM模式在电路基片中传播，再经过谐波抑制低通滤波器和输入匹配电路加载到二极管上，利用二极管的非线性作用产生倍频信号。倍频信号经过输出匹配电路、输出探针从TEM模式变换到TE10模式，然后由输出波导输出。直流偏置电压经过直流偏置低通滤波器、输入探针、谐波抑制低通滤波器、输入匹配电路加载到二极管芯片上。
如图2所示，电路基片为微带线时，由于基片紧贴金属腔体，二极管工作时产生的热量可以较好的通过基片传递到金属腔体上释放出去，尤其对于大功率的输入基频信号而言，散热优势更加显著，但是微带线对太赫兹波的传输损耗较大，不利于倍频效率的提升。
如图3所示，电路基片为悬置微带线时，基片的大部分区域与金属腔体是不接触的，其上下都是空气，只是基片的边沿被金属腔体支撑。悬置微带线对太赫兹波的传输损耗较小，有利于倍频效率的提升，但是由于基片的大部分区域与金属腔体不接触，散热性能较差，对于大功率的输入基频信号而言，二极管工作时产生的热量无法通过基片快速释放出去，从而造成倍频器长期连续工作时可靠性下降，甚至二极管与基片连接处的焊盘脱落，倍频器损坏。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提出了一种微带线与悬置微带线相结合的太赫兹倍频器，将传统太赫兹倍频器中承载二极管的电路基片在金属腔体中的安放形式从单一的微带线或者悬置微带线变成微带线与悬置微带线相结合的方式，有较高的倍频效率，更加容易安装，且抗震动性能更好。
本发明的技术方案如下：
一种微带线与悬置微带线相结合的太赫兹倍频器，包括倍频器金属腔体、电路基片、二极管芯片，倍频器金属腔体中设置输入波导、输出波导、安置槽，电路基片固定于安置槽中，电路基片上设置直流偏置低通滤波器、输入探针、谐波抑制低通滤波器、输入匹配电路、输出匹配电路、输出探针；二极管芯片衬底朝上，倒置安装在电路基片上，其特征在于：所述二极管芯片安装位置的正下方的电路基片为微带线形式，即这部分电路基片的下方紧贴倍频器金属腔体，有利于二极管工作时通过基片向腔体散热；所述直流偏置低通滤波器所在的电路基片也为微带线形式，即这部分基片下方也紧贴金属腔体；所述电路基片上的其余部分电路，即输入探针、谐波抑制低通滤波器、输入匹配电路、输出匹配电路、输出探针均为悬置微带线的形式，这些部分对应的电路基片上下均为空气，有利于减小太赫兹信号的传输损耗，提高倍频效率。
所述悬置微带线的电路基片的边沿处不再由金属腔体支撑，而是完全悬空。因为二极管安放位置下方电路基片和直流偏置低通滤波器所在的这部分电路基片紧贴金属腔体。
输入基频信号由波导口输入，经过输入探针转换从TE10模式变换到TEM模式在电路基片中传播，经过谐波抑制低通滤波器和输入匹配电路这部分悬置微带线加载到二极管上。此时基频信号从悬置微带线过渡到微带线继续传输，利用二极管的非线性作用产生倍频信号。倍频信号离开二极管进入输出匹配电路，从微带线过渡到悬置微带线，然后经输出探针从TEM模式变换到TE10模式，由输出波导输出。直流偏置电压经过直流偏置低通滤波器、输入探针、谐波抑制低通滤波器、输入匹配电路加载到二极管芯片上。
本发明的有益效果如下：
本发明将传统太赫兹倍频器中承载二极管的电路基片在金属腔体中的安放形式从单一的微带线或者悬置微带线变成微带线与悬置微带线相结合的方式；
本发明提出的倍频器不仅拥有较高的倍频效率，同时具备良好的散热性能和长期连续工作时的可靠性，尤其适合在输入较大功率基频信号时长时间工作；二极管安放位置正下方的电路基片为微带线形式，即这部分基片下方紧贴金属腔体，有利于二极管工作时通过基片向腔体散热；直流偏置低通滤波器所在的这部分电路基片也为微带线形式，即这部分基片下方也紧贴金属腔体；基片其余部分电路，即输入探针、谐波抑制低通滤波器、输入匹配电路、输出匹配电路、输出探针均为悬置微带线的形式，基片上下都是空气，有利于减小太赫兹信号的传输损耗，提高倍频效率；
本发明的倍频器电路基片同传统采用悬置微带线的倍频器电路基片相比，更加容易安装，且抗震动性能更好；因为传统悬置微带线电路基片是靠基片边沿很狭窄的区域与金属腔体接触进行支撑；当工作频率较高时，电路基片本身很窄，与金属腔体接触的边沿区域就更狭窄，不容易安装，抗震动性能较差；而本发明的倍频器中悬置微带线的基片边沿处不再由金属腔体支撑，而是完全悬空；通过二极管安放位置下方电路基片和直流偏置低通滤波器所在的这部分电路基片紧贴金属腔体，足够给整个电路基片提供支撑；由于接触面积相对较大，所以容易安装，抗震动性能也更好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为传统基于微带线的太赫兹倍频器的示意图；
图3为传统基于悬置微带线的太赫兹倍频器的示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种微带线与悬置微带线相结合的太赫兹倍频器，包括倍频器金属腔体、电路基片、二极管芯片，倍频器金属腔体中设置输入波导、输出波导、安置槽，电路基片固定于安置槽中，电路基片上设置直流偏置低通滤波器、输入探针、谐波抑制低通滤波器、输入匹配电路、输出匹配电路、输出探针；二极管芯片衬底朝上，倒置安装在电路基片上，所述二极管芯片安装位置的正下方的电路基片为微带线形式，即这部分电路基片的下方紧贴倍频器金属腔体，有利于二极管工作时通过基片向腔体散热；所述直流偏置低通滤波器所在的电路基片也为微带线形式，即这部分基片下方也紧贴金属腔体；所述电路基片上的其余部分电路，即输入探针、谐波抑制低通滤波器、输入匹配电路、输出匹配电路、输出探针均为悬置微带线的形式，这些部分对应的电路基片上下均为空气，有利于减小太赫兹信号的传输损耗，提高倍频效率。
所述悬置微带线的电路基片的边沿处不再由金属腔体支撑，而是完全悬空。因为二极管安放位置下方电路基片和直流偏置低通滤波器所在的这部分电路基片紧贴金属腔体，足够给整个电路基片提供支撑。
输入基频信号由波导口输入，经过输入探针转换从TE10模式变换到TEM模式在电路基片中传播，经过谐波抑制低通滤波器和输入匹配电路这部分悬置微带线加载到二极管上。此时基频信号从悬置微带线过渡到微带线继续传输，利用二极管的非线性作用产生倍频信号。倍频信号离开二极管进入输出匹配电路，从微带线过渡到悬置微带线，然后经输出探针从TEM模式变换到TE10模式，由输出波导输出。直流偏置电压经过直流偏置低通滤波器、输入探针、谐波抑制低通滤波器、输入匹配电路加载到二极管芯片上。
Claims (3)
1.一种微带线与悬置微带线相结合的太赫兹倍频器，包括倍频器金属腔体、电路基片、二极管芯片，倍频器金属腔体中设置输入波导、输出波导、安置槽，电路基片固定于安置槽中，电路基片上设置直流偏置低通滤波器、输入探针、谐波抑制低通滤波器、输入匹配电路、输出匹配电路、输出探针；二极管芯片衬底朝上，倒置安装在电路基片上，其特征在于：所述二极管芯片安装位置的正下方的电路基片为微带线形式，即这部分电路基片的下方紧贴倍频器金属腔体；所述直流偏置低通滤波器所在的电路基片也为微带线形式，即这部分电路基片下方也紧贴金属腔体；所述电路基片上的其余部分电路，即输入探针、谐波抑制低通滤波器、输入匹配电路、输出匹配电路、输出探针均为悬置微带线的形式，这些部分对应的电路基片上下均为空气；所述悬置微带线的电路基片的边沿处完全悬空。
2.根据权利要求1所述的一种微带线与悬置微带线相结合的太赫兹倍频器，其特征在于：输入基频信号由波导口输入，经过输入探针转换从TE10模式变换到TEM模式在电路基片中传播，经过谐波抑制低通滤波器和输入匹配电路这部分悬置微带线加载到二极管上，此时基频信号从悬置微带线过渡到微带线继续传输，利用二极管的非线性作用产生倍频信号；倍频信号离开二极管进入输出匹配电路，从微带线过渡到悬置微带线，然后经输出探针从TEM模式变换到TE10模式，由输出波导输出。
3.根据权利要求1所述的一种微带线与悬置微带线相结合的太赫兹倍频器，其特征在于：直流偏置电压经过直流偏置低通滤波器、输入探针、谐波抑制低通滤波器、输入匹配电路加载到二极管芯片上。
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