本實(shí)用新型涉及太赫茲電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種耐功率太赫茲三倍頻類平衡式倍頻電路。

背景技術(shù)：

太赫茲（THz）波從廣義上來講，是指頻率在 0.1-10THz范圍內(nèi)的電磁波，其中 1THz=1000GHz，也有人認(rèn)為太赫茲頻率是指0.3THz-3THz范圍內(nèi)的電磁波。THz波在電磁波頻譜中占有很特殊的位置，THz技術(shù)是國際科技界公認(rèn)的一個非常重要的交叉前沿領(lǐng)域。

在太赫茲通信、測量等系統(tǒng)中，源至關(guān)重要。目前小型化、低成本的固態(tài)太赫茲倍頻技術(shù)是國際上研究的熱點(diǎn)問題，主要是采用GaAs基平面肖特基二極管作為非線性倍頻器件，用以實(shí)現(xiàn)太赫茲頻段的功率輸出。基于固態(tài)電子技術(shù)對太赫茲頻率源進(jìn)行拓展是一種有效的方式。在電路技術(shù)的發(fā)展過程中，二次倍頻技術(shù)由于其倍頻效率高，得到了廣泛的發(fā)展。

2000年后，有關(guān)固態(tài)倍頻技術(shù)的發(fā)展非常迅速，主要有平衡式電路和非平衡式電路結(jié)構(gòu)。兩種電路均可通過增加肖特基二極管的數(shù)目，提高功率的承載能力。平衡式電路由于其可以有效抑制不需要的偶次或者奇次頻率，受到了較為廣泛的關(guān)注。在太赫茲的低端頻率，由于Ka波段的功率放大技術(shù)較為成熟，因此多采用從Ka波段通過三次倍頻的方式得到太赫茲低端的源進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用。

在目前經(jīng)常用到的三次倍頻電路中，一般都是肖特基二極管在制作過程中制作成適用于三次倍頻電路形式的二極管，一般只有4個結(jié)或者6個結(jié)，每個肖特基二極管結(jié)的有效承受功率在20mW左右，因此限制了輸入功率進(jìn)一步提升，導(dǎo)致輸出功率不能繼續(xù)增加。大的功率輸出具有更加廣闊的應(yīng)用前途，如果能將多個二極管同時使用，則可以獲得較大的功率輸出，因此需要開發(fā)一種新的三倍頻電路形式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種耐功率太赫茲三倍頻類平衡式倍頻電路，所述電路結(jié)構(gòu)簡單，由于肖特基二極管數(shù)目的增多，可承受更大的輸入功率，且4個多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管構(gòu)成類平衡式倍頻形式。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是：一種耐功率太赫茲三倍頻類平衡式倍頻電路，其特征在于：包括射頻輸入波導(dǎo)、石英基板和射頻輸出波導(dǎo)，所述石英基板的一端位于所述射頻輸入波導(dǎo)的波導(dǎo)槽內(nèi)，所述石英基板的另一端位于所述射頻輸出波導(dǎo)的波導(dǎo)槽內(nèi)，輸入過渡微帶線位于所述石英基板上，所述過渡微帶線的一端依次經(jīng)第一傳輸微帶線、低通濾波器、射頻匹配微帶線、第二傳輸微帶線與輸出過渡微帶線連接，每個多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管包括四個串聯(lián)連接的肖特基二極管，其中兩個多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管的陽極與射頻匹配微帶線連接，另外兩個多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管的陰極與射頻匹配微帶線連接，陽極與射頻匹配微帶線連接的多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管的陰極與一個接地端石英帶線連接，陰極與射頻匹配微帶線連接的多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管的陽極與一個直流偏置端石英帶線連接，每個直流偏置端石英帶線通過一條金絲跳線與一個電容的一端連接，電容的另一端通過金絲跳線與同一個集成了低通濾波器的輸入微帶線連接。

優(yōu)選的，所述輸入過渡微帶線為E面探針輸入過渡微帶線。

優(yōu)選的，所述低通濾波器為5階或7階高低阻抗微帶線。

優(yōu)選的，所述多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管的兩端通過導(dǎo)電膠分別與射頻匹配微帶線、接地端石英帶線以及直流偏置端石英帶線連接。

優(yōu)選的，所述接地端石英帶線通過導(dǎo)電膠與腔體實(shí)現(xiàn)接地。

優(yōu)選的，所述石英基板的厚度為30微米到75微米。

優(yōu)選的，所述射頻輸入波導(dǎo)為WR28矩形波導(dǎo)。

優(yōu)選的，四個多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管呈斜十字狀固定在石英基板上。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：所述電路的結(jié)構(gòu)簡單；由于使用的肖特基二極管的數(shù)目增加，可以承受更大的輸入功率；四個多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管構(gòu)成類平衡式倍頻形式，且呈斜十字狀設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)更好的接地以及引入直流偏置。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例所述電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：101、射頻輸入波導(dǎo)102、石英基板103、射頻輸出波導(dǎo)104、輸入過渡微帶線105、第一傳輸微帶線106、低通濾波器107、射頻匹配微帶線108、第二傳輸微帶線109、輸出過渡微帶線110、多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管111、接地端石英帶線 112、直流偏置端石英帶線113、金絲跳線 114、電容115、集成了低通濾波器的輸入微帶線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實(shí)用新型不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。

如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種耐功率太赫茲三倍頻類平衡式倍頻電路，包括射頻輸入波導(dǎo)101、石英基板102和射頻輸出波導(dǎo)103，所述石英基板102的一端位于所述射頻輸入波導(dǎo)101的波導(dǎo)槽內(nèi)，所述石英基板102的另一端位于所述射頻輸出波導(dǎo)103的波導(dǎo)槽內(nèi)，其中射頻信號經(jīng)所述射頻輸入波導(dǎo)101輸入，倍頻后的信號經(jīng)過射頻輸出波導(dǎo)輸出。

輸入過渡微帶線104位于所述石英基板102上，所述過渡微帶線104的一端依次經(jīng)第一傳輸微帶線105、低通濾波器106、射頻匹配微帶線107、第二傳輸微帶線108與輸出過渡微帶線109連接。需要指出的是，第一傳輸微帶線105、低通濾波器106、射頻匹配微帶線107、第二傳輸微帶線108與輸出過渡微帶線109同樣位于所述石英基板102上，所述輸入過渡微帶線104整體的位于所述射頻輸入波導(dǎo)101的波導(dǎo)槽上方的石英基板上，所述輸出過渡微帶線109整體的位于所述射頻輸出波導(dǎo)103的波導(dǎo)槽上方的石英基板上。

每個多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管110包括四個串聯(lián)連接的分立肖特基二極管，其中兩個多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管110的陽極與射頻匹配微帶線107連接，另外兩個多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管110的陰極與射頻匹配微帶線107連接，陽極與射頻匹配微帶線107連接的多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管110的陰極與一個接地端石英帶線111連接；陰極與射頻匹配微帶線107連接的多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管110的陽極與一個直流偏置端石英帶線112連接；每個直流偏置端石英帶線112通過一條金絲跳線113與一個電容114的一端連接，電容114的另一端通過金絲跳線113與同一個集成了低通濾波器的輸入微帶線115連接。

需要指出的是，所述多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管110的兩端通過導(dǎo)電膠分別與射頻匹配微帶線107、接地端石英帶線111以及直流偏置端石英帶線112連接，所述接地端石英帶線111通過導(dǎo)電膠與腔體實(shí)現(xiàn)接地。

為了更好的說明本實(shí)用新型，以36GHz輸入，108GHz作為輸出頻率為例對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式加以說明。

射頻輸入波導(dǎo)101（此處為WR-28矩形波導(dǎo)）引入36GHz射頻信號，輸入過渡微帶線104把射頻信號從波導(dǎo)中引入到石英電路進(jìn)行傳輸，低通濾波器可以為5階或7階高低阻抗微帶線，低通濾波器的作用是將輸入的射頻信號最大的傳輸至多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管110處，同時阻止射頻信號的3次諧波(108GHz)向輸入端反饋，射頻匹配微帶線107的作用是將輸入射頻信號阻抗跟多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管110的阻抗進(jìn)行阻抗匹配，以使得射頻信號最大程度的饋入多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管110中。多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管110對射頻輸入信號為反向并聯(lián)，對射頻輸出端為同向串聯(lián)。電容114焊接在腔體（放置所述倍頻電路的腔體）表面上。通過直流偏置端，可以引入直流偏置。具體的直流偏置，可以采用SMA接頭連接一段集成了低通濾波器的輸入微帶線115，集成了低通濾波器的輸入微帶線115要求能濾除輸入基波頻率，并與電容114相連接，最終將直流偏置引入肖特基二極管中。接地端石英帶線111通過導(dǎo)電膠與腔體實(shí)現(xiàn)良好接地。肖特基二極管采用倒裝焊接的工藝。

如附圖1所示，4個多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管110焊接成斜十字結(jié)構(gòu)形式。所有微帶線的長度和寬度需要計(jì)算得出，波導(dǎo)槽的設(shè)計(jì)也需要計(jì)算得出，并滿足倍頻器的相關(guān)要求。石英基板102的厚度一般為30到75微米。

所述電路的結(jié)構(gòu)簡單；由于使用的肖特基二極管的數(shù)目增加，可以承受更大的輸入功率；四個多管結(jié)GaAs太赫茲倍頻二極管構(gòu)成類平衡式倍頻形式，且呈斜十字狀設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)更好的接地以及引入直流偏置。