一种新型的全固态太赫兹接收机前端制造技术

一种新型的全固态太赫兹接收机前端，包括射频E面波导功分器、本振H面波导功分器、中频耦合环、直流偏置、中频信号和两个太赫兹基波混频器，其中，两个太赫兹基波混频器中的肖特基二极管的排布方向相反；射频信号和本振驱动信号分别经射频波导‑微带过渡、本振波导‑微带过渡进入肖特基二极管进行混频处理，混频产生的各次谐波分量被相应的中频滤波器滤掉后，得到的中频信号分别经由相应的中频滤波器输出，进入中频耦合环，经180°相位变换后，输出中频信号。本实用新型专利技术太赫兹接收机前端可有效抑制全固态太赫兹接收机中本振信号引入的噪声，提高系统的噪声系数和灵敏度，进而提升系统的整体性能。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的全固态太赫兹接收机前端
本技术涉及一种固态太赫兹应用系统，具体涉及一种新型的全固态太赫兹接收机前端。
技术介绍
太赫兹(THz)波是指频率在0.1THz～10THz(波长为0.03mm～3mm)范围内的电磁波。它是电磁频谱家族中的重要成员，介于红外光波和微波之间，长波段与毫米波亚毫米波相重合，短波段与红外光相重合，其基础理论、研究方法和技术也与微波、光波两个学科领域相互衔接和兼容，是上世纪末和本世纪初迅速发展起来而形成的一门综合性学科分支。太赫兹技术具有很高的知识密集性和技术密集性，是现代高科技促进了它的发展，它的研究成果和技术又为现代物理学、信息科学、微电子学、材料科学、天文学、医学等学科提供了重要研究手段，反过来又促进了这些学科的发展。近年来，美、英、日等发达国家投入大量的人力和物力进行太赫兹技术的研究，随着研究的深入，太赫兹波在传播、穿透、吸收等方面的特殊性质被不断地揭示出来。太赫兹技术的应用主要有：(1)宇宙背景辐射在太赫兹频段存在丰富信息，使得太赫兹频谱技术成为天文学研究的重要手段之一。如通过研究冷分子云的太赫兹频段频谱特性，可探究宇宙的起源；分析宇宙背景的频谱信息，可研究距离我们非常遥远的新生星系的物质结构组成，及其空间分布信息。(2)太赫兹脉冲的典型脉宽在皮秒量级，典型应用为采样技术及精确时间分辩技术；此外，因太赫兹脉冲信噪比较远红外频率脉冲信噪比高几个数量级，因此易于区分，可有效抑制远红外背景噪声干扰。(3)生物大分子的振动和转动能级辐射，以及多数半导体、超导材料及特殊薄膜材料其声子振动能级辐射频率处于太赫兹波段，因此基于时域光谱技术，可在太赫兹频段定性鉴别材料。(4)太赫兹光子能量低，不容易对检测物造成辐射效应(为几毫电子伏特数量级)，因此太赫兹检测对比传统X光等检测方式可实现人体无伤检测；此外，太赫兹技术可以作为传统X光检查的补充，用于机场、车站等场所的安全监测。与传统毫米波成像技术相比，太赫兹成像的分辨率显著增强。(5)太赫兹波穿透部分非金属或非极性材料时衰减较小，结合相关技术，可实现材料内部太赫兹成像探测。固态太赫兹应用系统的实现首先需要研究高性能太赫兹接收前端系统，而在接收机系统前端中，由于太赫兹低噪声放大器的缺乏，混频器通常作为接收机的第一级，它的性能会影响到整机噪声性能。系统灵敏度取决于接收机噪声系数的好坏，而本振信号经过放大倍频所引入的噪声对混频器整体噪声影响较大。在实际工作中，本振信号中的幅度调制，甚至本振链路中放大器的热噪声，都会被引入到接收机系统中，恶化噪声系数，导致系统灵敏度降低；同时，目前大多数超外差接收机多采用谐波混频器，谐波混频器需要较高的本振驱动功率，本振功率引入的噪声功率也随之升高，而且，功率需求的升高还会造成电路功耗升高，导致器件发热严重，减小器件的寿命。然而，现有的太赫兹全固态接收机中并没有抑制本振噪声的设计方案。另一方面，现有的接收机电路由于受制于加工条件的限制，在有多个端口输入输出的情况下多采用多级电路排布，整体电路中需要多个基片和腔体，且需要连接波导或探针，加工复杂，成本高，传输损耗大。
技术实现思路
本技术针对
技术介绍
存在的缺陷，提出了一种新型的全固态太赫兹接收机前端。本技术接收机前端可有效抑制全固态太赫兹接收机中本振信号引入的噪声，提高系统的噪声系数和灵敏度，进而提升系统的整体性能。本技术的技术方案如下：一种新型的全固态太赫兹接收机前端，包括射频E面波导功分器1、本振H面波导功分器6、中频耦合环9、直流偏置10、中频信号11和两个太赫兹基波混频器，所述太赫兹基波混频器包括射频波导-微带过渡、肖特基二极管、本振波导-微带过渡、中频滤波器；其中，两个太赫兹基波混频器中的肖特基二极管的排布方向相反；射频信号和本振驱动信号分别经射频波导-微带过渡、本振波导-微带过渡进入肖特基二极管进行混频处理，混频产生的各次谐波分量被相应的中频滤波器滤掉后，得到的中频信号分别经由相应的中频滤波器输出，进入中频耦合环9，经180°相位变换后，输出中频信号11。一种新型的全固态太赫兹接收机前端，包括射频E面波导功分器1、本振H面波导功分器6、中频耦合环9、直流偏置10、中频信号11、第一太赫兹基波混频器2-1和第二太赫兹基波混频器2-2，所述第一太赫兹基波混频器2-1包括第一射频波导-微带过渡3-1、第一肖特基二极管4-1、第一本振波导-微带过渡7-1、第一中频滤波器8-1，所述第二太赫兹基波混频器2-2包括第二射频波导-微带过渡3-2、第二肖特基二极管4-2、第二本振波导-微带过渡7-2、第二中频滤波器8-2；其中，所述第一肖特基二极管4-1和第二肖特基二极管4-2均由两个同向串联的二极管组成，且第一肖特基二极管4-1和第二肖特基二极管4-2中二极管的排布方向相反，如图3所示；射频信号经射频E面波导功分器1平分为等幅同向的两路信号后，分别进入第一太赫兹基波混频器2-1和第二太赫兹基波混频器2-2，进入第一太赫兹基波混频器2-1的信号经第一射频波导-微带过渡3-1进入第一肖特基二极管4-1，进入第二太赫兹基波混频器2-2的信号经第二射频波导-微带过渡3-2进入第二肖特基二极管4-2；本振驱动信号经本振H面波导功分器6平分为等幅同向的两路信号后，分别进入第一太赫兹基波混频器2-1和第二太赫兹基波混频器2-2，进入第一太赫兹基波混频器2-1的信号经第一本振波导-微带过渡7-1进入第一肖特基二极管4-1，进入第二太赫兹基波混频器2-2的信号经第二本振波导-微带过渡7-2进入第二肖特基二极管4-2；第一肖特基二极管4-1将射频信号和本振驱动信号进行混频处理，混频产生的各次谐波分量被第一中频滤波器8-1滤掉，得到的中频信号经第一中频滤波器8-1的输出端口输出；第二肖特基二极管4-2将射频信号和本振驱动信号进行混频处理，混频产生的各次谐波分量被第二中频滤波器8-2滤掉，得到的中频信号经第二中频滤波器8-2的输出端口输出；第一中频滤波器8-1和第二中频滤波器8-2输出的中频信号进入中频耦合环9，经180°相位变换后，输出中频信号11。进一步地，所述第一中频滤波器8-1和第二中频滤波器8-2为CMRC低通滤波器，其输出端采用50欧姆微带阻抗线实现，具有宽频带抑制寄生通带的特性，可以有效阻止谐波信号、本振信号、射频信号由中频段输出并将其反射回去，提高了倍频和混频效率。进一步地，所述本振H面波导功分器6采用3D打印技术得到，将信号由纵向加载到微带基片上。进一步地，所述全固态太赫兹接收机前端采用标准波导WR-4.3，其具有抑制低频信号的作用，从而使得中频信号、本振信号、基波信号均不会从射频端输出。进一步地，所述直流偏置10通过探针加载于中频耦合环9的其中一条分支线上，为两个太赫兹基波混频器提供直流偏置。本技术的工作原理如下：本技术提供的全固态太赫兹接收机前端中两个太赫兹基波混频器中的肖特基二极管的排布方向相反，使得输出的两路中频信号相位相反，由于噪声是随机分布的，对噪声进行相位变换没有实际意义，而经过混频器混频，中频滤波器滤波后，因为本振引入的噪声被功率放大器放大，此时在新的噪声基底下可认为本振引入的噪声为一个小信号，通过180度相位变换后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型的全固态太赫兹接收机前端，包括射频E面波导功分器(1)、本振H面波导功分器(6)、中频耦合环(9)、直流偏置(10)、中频信号(11)和两个太赫兹基波混频器，所述太赫兹基波混频器包括射频波导‑微带过渡、肖特基二极管、本振波导‑微带过渡、中频滤波器；其中，两个太赫兹基波混频器中的肖特基二极管的排布方向相反；射频信号和本振驱动信号分别经射频波导‑微带过渡、本振波导‑微带过渡进入肖特基二极管进行混频处理，混频产生的各次谐波分量被相应的中频滤波器滤掉后，得到的中频信号分别经由相应的中频滤波器输出，进入中频耦合环，经180°相位变换后，输出中频信号。

【技术特征摘要】
1.一种新型的全固态太赫兹接收机前端，包括射频E面波导功分器(1)、本振H面波导功分器(6)、中频耦合环(9)、直流偏置(10)、中频信号(11)和两个太赫兹基波混频器，所述太赫兹基波混频器包括射频波导-微带过渡、肖特基二极管、本振波导-微带过渡、中频滤波器；其中，两个太赫兹基波混频器中的肖特基二极管的排布方向相反；射频信号和本振驱动信号分别经射频波导-微带过渡、本振波导-微带过渡进入肖特基二极管进行混频处理，混频产生的各次谐波分量被相应的中频滤波器滤掉后，得到的中频信号分别经由相应的中频滤波器输出，进入中频耦合环，经180°相位变换后，输出中频信号。2.一种新型的全固态太赫兹接收机前端，包括射频E面波导功分器(1)、本振H面波导功分器(6)、中频耦合环(9)、直流偏置(10)、中频信号(11)、第一太赫兹基波混频器(2-1)和第二太赫兹基波混频器(2-2)，所述第一太赫兹基波混频器(2-1)包括第一射频波导-微带过渡(3-1)、第一肖特基二极管(4-1)、第一本振波导-微带过渡(7-1)、第一中频滤波器(8-1)，所述第二太赫兹基波混频器(2-2)包括第二射频波导-微带过渡(3-2)、第二肖特基二极管(4-2)、第二本振波导-微带过渡(7-2)、第二中频滤波器(8-2)；其中，所述第一肖特基二极管(4-1)和第二肖特基二极管(4-2)均由两个同向串联的二极管组成，且第一肖特基二极管(4-1)和第二肖特基二极管(4-2)中二极管的排布方向相反；射频信号经射频E面波导功分器(1)平分为等幅同向的两路信号后，分别进入第一太赫兹基波混频器(2-1)和第二太赫兹基波混频器(2-2)，进入第一太赫兹基波混频器(2-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，牛中乾，杨益林，纪东峰，刘洋，丰益年，杨柯，陶源，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：新型
国别省市：四川,51