本發(fā)明涉及太赫茲通信和探測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種加載了低通濾波偏壓電路和高阻介質(zhì)透鏡的輻射功率增強(qiáng)型共振隧穿二極管rtd太赫茲源。

背景技術(shù)：

太赫茲波是指頻率在0.1-10thz內(nèi)的電磁波，頻率為1thz的光子能量為0.004ev，許多分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)處于太赫茲頻段。由于太赫茲波具有高頻、低能性、透射性和光譜分辨性，其在室內(nèi)短距離高速通信、星間高速通信、太赫茲探測(cè)、成像等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景，吸引了大批科研工作者對(duì)其進(jìn)行深入的研究。

目前基于光學(xué)效應(yīng)的太赫茲參量源和光泵浦太赫茲激光器需要工作在低溫下，使用不方便?；陔娮訉W(xué)的電真空太赫茲源需要高壓源，體積比較大，同樣面臨應(yīng)用難題。

而基于rtd的太赫茲源是一種小型化太赫茲源，具有易于集成，工作于室溫，能夠進(jìn)行直接調(diào)制且調(diào)制速率高等優(yōu)勢(shì)。但是，目前該類(lèi)型的太赫茲源的問(wèn)題是輻射功率比較低。發(fā)明人在研究基于rtd的太赫茲源的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：通過(guò)引入低通濾波偏壓電路和提高天線增益可以相應(yīng)地提高太赫茲源的輻射功率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述太赫茲源輻射功率不高的問(wèn)題，提供了一種加載了低通濾波偏壓電路和高阻介質(zhì)透鏡的rtd太赫茲源。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種輻射功率增強(qiáng)型小型化太赫茲源，包括共面帶線低通濾波器1、片上天線2、共振隧穿二極管3和高阻介質(zhì)透鏡5；

所述的共面帶線低通濾波器1與共振隧穿二極管3結(jié)合組成振蕩器；共面帶線低通濾波器1用于給共振隧穿二極管3提供直流偏壓，還用于反射共振隧穿二極管3產(chǎn)生的太赫茲波；共振隧穿二極管3用于在直流偏壓的作用下產(chǎn)生太赫茲波；片上天線2用于輻射共振隧穿二極管3產(chǎn)生的太赫茲波；高阻介質(zhì)透鏡5用于匯聚能量，提高片上天線2的增益。

其中，所述片上天線2為領(lǐng)結(jié)型貼片天線，通過(guò)改變片上天線2的尺寸輻射不同頻率的太赫茲波。

其中，共面帶線低通濾波器1、共振隧穿二極管3和片上天線2共用電極，且高阻介質(zhì)透鏡5位于共振隧穿二極管3的基體4下表面。

其中，高阻介質(zhì)透鏡5采用高阻抗低損耗材料，介電常數(shù)與共振隧穿二極管3中基體4的介電常數(shù)相同。

其中，所述高阻介質(zhì)透鏡5的形狀為半球、超半球、橢球或子彈頭型，通過(guò)改變高阻介質(zhì)透鏡5的半徑和長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)對(duì)不同頻率太赫茲波的匯聚。

本發(fā)明與背景技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)為：

(1)本發(fā)明一種小型化太赫茲源，具有易于集成，工作于室溫，能夠進(jìn)行直接調(diào)制且調(diào)制速率高等優(yōu)勢(shì)。

(2)通過(guò)引入低通濾波偏壓電路和提高天線增益相應(yīng)地提高了太赫茲源的輻射功率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的正視圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例的具體實(shí)施方式可以參考圖1所示的正視圖和圖2所示的側(cè)視圖。詳見(jiàn)下文描述：

參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例包括共面帶線低通濾波器1，片上天線2，共振隧穿二極管rtd3及高阻介質(zhì)透鏡5；共面帶線低通濾波器1、共振隧穿二極管3和片上天線2共用電極，且高阻介質(zhì)透鏡5位于共振隧穿二極管(rtd)3的基體4下表面。

所述的共面帶線低通濾波器1與共振隧穿二極管3結(jié)合組成振蕩器；共面帶線低通濾波器1用于給共振隧穿二極管3提供直流偏壓，還用于反射共振隧穿二極管3產(chǎn)生的太赫茲波；共振隧穿二極管3用于在直流偏壓的作用下產(chǎn)生太赫茲波；片上天線2用于輻射共振隧穿二極管3產(chǎn)生的太赫茲波；高阻介質(zhì)透鏡5用于匯聚能量，提高片上天線2的增益。

所述片上天線2為領(lǐng)結(jié)型貼片天線或其它形狀貼片天線，通過(guò)改變片上天線2的尺寸輻射不同頻率的太赫茲波；高阻介質(zhì)透鏡5采用高阻抗低損耗材料，介電常數(shù)與共振隧穿二極管3中基體的介電常數(shù)相同或接近；高阻介質(zhì)透鏡5的形狀為半球、超半球、橢球或子彈頭型，通過(guò)改變高阻介質(zhì)透鏡5的半徑和長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)對(duì)不同頻率太赫茲波的匯聚。

其中，共面帶線低通濾波器1整體尺寸為30um*690um.片上天線2的尺寸和形狀可以進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)輻射不同頻率太赫茲波的需求。本實(shí)施例中，片上天線2采用了領(lǐng)結(jié)型貼片天線形式，整體尺寸為60um*200um.共振隧穿二極管(rtd)3的基體4厚度為50um，面積為1.4mm*1.4mm.

參閱圖2，高阻介質(zhì)透鏡5為半球和圓柱結(jié)合的子彈頭形狀，其半徑2mm，圓柱高2mm.高阻介質(zhì)透鏡5的尺寸可以進(jìn)行調(diào)整以獲得在不同頻率下的最佳能量匯聚效果。

以上內(nèi)容是結(jié)合了具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做出的詳細(xì)說(shuō)明，但不能就此認(rèn)為本發(fā)明局限于本實(shí)施例。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在參考本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以進(jìn)行簡(jiǎn)單推演或替換，這些都應(yīng)視為屬于本專(zhuān)利所保護(hù)的范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及太赫茲通信和探測(cè)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種加載了低通濾波偏壓電路和高阻介質(zhì)透鏡的輻射功率增強(qiáng)型小型化太赫茲源。本發(fā)明實(shí)施例包括共振隧穿二極管(RTD)、共面帶線低通濾波器、片上天線及高阻介質(zhì)透鏡。其中，共面帶線低通濾波器、片上天線與RTD共用同一電極，高阻介質(zhì)透鏡緊密粘貼于RTD基體下表面。共面帶線低通濾波器作為偏壓電路，用于給RTD提供直流偏壓；RTD作為振蕩源，用于產(chǎn)生太赫茲波；片上天線作為輻射單元，用于輻射太赫茲波；高阻介質(zhì)透鏡用于匯聚能量，提高天線增益。本發(fā)明能夠增強(qiáng)RTD太赫茲源的輻射功率，在超高速無(wú)線通信和太赫茲探測(cè)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)研發(fā)人員：李勇;宋瑞良
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.08
技術(shù)公布日：2017.11.07