用于太赫茲倍頻鏈的新型混合集成電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太赫茲器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于太赫茲倍頻鏈的新型混合集成電路。
【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲(THz)波從廣義上來講，是指頻率在0.1THz-lOTHz范圍內(nèi)的電磁波，其中l(wèi)THz=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(gè)非常重要的交叉前沿領(lǐng)域。
[0003]基于固態(tài)電子技術(shù)對(duì)太赫茲頻率源進(jìn)行拓展是一種有效的方式。國外基于GaAs肖特基二極管的倍頻鏈路已經(jīng)達(dá)到3.1THz，倍頻鏈路主要是基于2次倍頻和3次倍頻。無論是2次倍頻還是3次倍頻，都是做成一個(gè)模塊，然后通過標(biāo)準(zhǔn)法蘭進(jìn)行連接。例如要實(shí)現(xiàn)從10GHz到400GHz的頻率拓展，需要先制作一個(gè)10GHz到200GHz的二倍頻模塊，然后制作一個(gè)200GHz到400GHz的二倍頻模塊，兩個(gè)模塊通過標(biāo)準(zhǔn)法蘭進(jìn)行連接。
[0004]由于太赫茲頻段頻率高，對(duì)腔體的機(jī)加工精度要求極高，腔體的加工費(fèi)用較為昂貴，加大了科研成本的支出，如能將兩個(gè)倍頻鏈路集中在一個(gè)電路上，則可以只加工一個(gè)腔體，提高了電路的集成度。這就需要采用新穎的電路設(shè)計(jì)方式來滿足低成本的頻率拓展需求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于太赫茲倍頻鏈的新型混合集成電路，所述混合集成電路可以獲得4次倍頻、6次倍頻和9次倍頻輸出，且集成度高，小型化程度高，可以獲得最大的功率輸出，工藝簡(jiǎn)單。
[0006]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:一種用于太赫茲倍頻鏈的新型混合集成電路，其特征在于:包括第一石英基板，所述第一石英基板上的射頻輸入過度微帶線橫跨在射頻輸入波導(dǎo)上，射頻輸入過度微帶線的一端依次經(jīng)第一傳輸微帶線、第一低通濾波器、輸入匹配微帶線以及第一 GaAs太赫茲倍頻二極管后與第二傳輸微帶線的一端連接，第二傳輸微帶線的另一端與第三傳輸微帶線的一端相對(duì)且保持間隙設(shè)置，第三傳輸微帶線的另一端依次經(jīng)第二 GaAs太赫茲倍頻二極管、輸出匹配微帶線以及第四傳輸微帶線與射頻輸出過渡微帶線的一端連接，所述射頻輸出過渡微帶線橫跨在射頻輸出波導(dǎo)上，所述第一傳輸微帶線、第一低通濾波器、輸入匹配微帶線、第一 GaAs太赫茲倍頻二極管、第二傳輸微帶線、第三傳輸微帶線、第二 GaAs太赫茲倍頻二極管、輸出匹配微帶線、第四傳輸微帶線以及射頻輸出過渡微帶線位于所述第一石英基板上；
[0007]第二低頻濾波器位于第二石英基板上，第二低頻濾波器的一端通過第一金絲跳線與第三傳輸微帶線連接，第三低頻濾波器位于第三石英基板上，第三低頻濾波器的一端通過第二金絲跳線與第二傳輸微帶線連接。
[0008]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述射頻輸入波導(dǎo)為矩陣波導(dǎo)。
[0009]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述第一低通濾波器為5階或7階高低阻抗微帶線，用于將輸入的射頻信號(hào)最大的傳輸至二極管處，同時(shí)阻止射頻信號(hào)的2次諧波和4次諧波信號(hào)向輸入端反饋。
[0010]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述第一 GaAs太赫茲倍頻二極管包括四個(gè)肖特基二極管，分為兩組，每組包含兩個(gè)肖特基二極管，每組中的兩個(gè)肖特基二極管串聯(lián)連接，一組中的二極管的陽極與另一組中的二極管的陽極連接，一組中的二極管的陰極以及另一組中的二極管的陰極與接地端連接，所述兩組二極管的陽極分別與輸入射頻匹配微帶線的一端以及第二傳輸微帶線的一端連接。
[0011]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述肖特基二極管的外延層摻雜濃度為2el7cm3，陽極圓形直徑為6微米，結(jié)電容為30 fF到40fF，電阻為2歐姆到3歐姆。
[0012]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:第二傳輸微帶線與第三傳輸微帶線之間的間隙的距離為I微米-3微米。
[0013]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述第二 GaAs太赫茲倍頻二極管包括兩個(gè)并聯(lián)連接的肖特基二極管，所述肖特基二極管的陰極接地，陽極分別與第三傳輸微帶線的一端以及輸出匹配微帶線的一端連接。
[0014]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述肖特基二極管的外延層摻雜濃度為2el7cm3，陽極圓形直徑為2微米，結(jié)電容為10fF，電阻為5歐姆到8歐姆。
[0015]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述第二低通濾波器和第三低通濾波器為5階或7階高低阻抗微帶線或工字型濾波器。
[0016]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述第二低通濾波器和第三低通濾波器的另一端分別通過特征阻抗為50歐姆的微帶傳輸線與SMA接頭連接。
[0017]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:在一個(gè)石英基板上集成2個(gè)GaAs太赫茲倍頻二極管，相當(dāng)于將兩個(gè)倍頻模塊集成為一個(gè)模塊，集成度高，模塊小型化；石英基板上倒裝焊接的兩個(gè)GaAs太赫茲倍頻二極管，可以分別加偏置電壓，調(diào)節(jié)二極管的工作點(diǎn)，從而獲得最大的功率輸出；GaAs太赫茲倍頻二極管采用倒裝焊接工藝，工藝較為簡(jiǎn)單。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]其中:101、射頻輸入波導(dǎo)102、第一石英基板103、射頻輸入過度微帶線104、第一傳輸微帶線105、第一低通濾波器106、輸入匹配微帶線107、第一 GaAs太赫茲倍頻二極管108、第二傳輸微帶線109、第二 GaAs太赫茲倍頻二極管110、輸出匹配微帶線111、第四傳輸微帶線112、射頻輸出過渡微帶線113、射頻輸出波導(dǎo)114、第三傳輸微帶線115、第二低頻濾波器116、第三低頻濾波器117、第一金絲跳線118、第二金絲跳線119、第二石英基板120、第三石英基板。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)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(dòng)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。
[0021]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。
[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型公開了一種用于太赫茲倍頻鏈的新型混合集成電路，包括第一石英基板102，所述第一石英基板102上的射頻輸入過度微帶線103橫跨在射頻輸入波導(dǎo)101上，射頻輸入過度微帶線103的一端依次經(jīng)第一傳輸微帶線104、第一低通濾波器105、輸入匹配微帶線106以及第一 GaAs太赫茲倍頻二極管107后與第二傳輸微帶線108的一端連接，第二傳輸微帶線108的另一端與第三傳輸微帶線114的一端相對(duì)且保持間隙設(shè)置；第三傳輸微帶線114的另一端依次經(jīng)第二 GaAs太赫茲倍頻二極管109、輸出匹配微帶線110以及第四傳輸微帶線111與射頻輸出過渡微帶線112的一端連接，所述射頻輸出過渡微帶線112橫跨在射頻輸出波導(dǎo)113上。
[0023]所述第一傳輸微帶線104、第一低通濾波器105、輸入匹配微帶線106、第一GaAs太赫茲倍頻二極管107、第二傳輸微帶線108、第三傳輸微帶線114、第二 GaAs太赫茲倍頻二極管109、輸出匹配微帶線110、第四傳輸微帶線111以及射頻輸出過渡微帶線112位于所述第一石英基板102上；第二低頻濾波器115位于第二石英基板119上，第二低頻濾波器115的一端通過第一金絲跳線117與第三傳輸微帶線114連接，第三低頻濾波器116位于第三石英基板120上，第三低頻濾波器116的一端通過第二金絲跳線118與第二傳輸微帶線108連接。
[0024]為了更好的說明本實(shí)用新型，以10GHz輸入，400GHz作為輸出頻率為例對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】加以說明。
[0025]射頻輸入波導(dǎo)101 (此處為WM-2032矩形波導(dǎo)，a和b分別為2032微米和1016微米)引入10GHz射頻信號(hào)，射頻輸入過度微帶線103把射頻信號(hào)從輸入波導(dǎo)中引入到石英電路進(jìn)行傳輸，第一傳輸微帶線104為石英電路微帶線，第一低通濾波器105可以為5階或7階高低阻抗微帶線，第一低通濾波器105的作用是將輸入的射頻信號(hào)最大的傳輸至二極管處，同時(shí)阻止射頻信號(hào)的2次諧波(200GHz)和4次諧波信號(hào)(400GHz)向輸入端反饋。
[0026]輸入匹配微帶線106的