基于基片集成波导天线的新型外差探测器制造技术

本发明专利技术公开了基于基片集成波导天线的新型外差探测器，包括基片集成波导天线和三推振荡器，所述基片集成波导天线和三推振荡器相连接，其中：基片集成波导天线，用于接收外部空间中的太赫兹波信号，然后传输给三推振荡器；三推振荡器，既作为本振信号源，又作为混频器，用于产生本振信号，并且接收所述基片集成波导天线发来的太赫兹波信号，然后将本振信号与太赫兹波信号进行混频，从而产生需要探测的中频信号。本发明专利技术公开的基于基片集成波导天线的新型外差探测器，其结构相对简单，科学合理，可以增加探测器的输出响应度，减少噪声等效功率，充分满足对太赫兹波的探测需求，具有重大的生产实践意义。

【技术实现步骤摘要】
基于基片集成波导天线的新型外差探测器
本专利技术涉及太赫兹波探测
，特别是涉及基于基片集成波导天线的新型外差探测器。
技术介绍
太赫兹射线是电磁波的一种，或称太赫兹波，介于微波和红外线之间，也叫T射线(T-Ray)，它的频率范围一般为0.1THz-10THz。在光学领域称之为远红外线辐射，无线电物理领域又根据其波长小于毫米级，称其为亚毫米波。在很长时间以来，对于太赫兹射线，由于缺乏高发射率的太赫兹信号源以及高性能的探测器，导致该波段的太赫兹射线一直处于待研宄的状态，没能得到深入的探索和应用，而被称作“太赫兹空隙”。目前，太赫兹波及其应用己经成为科学界的热点领域。太赫兹波可以应用于很多方面，例如包括安检成像、生物医学、环境监测和大容量数据通信等领域。太赫兹波探测器的种类有很多，主要可以分为非相干检测探测器和相干检测探测器。其中，非相干检测探测器，可以分为基于天线藕合的肖特基二极管探测器，基于天线藕合的FET(FieldEffectTransistor)自混频探测器和基于天线藕合的太赫兹热探测器等。而相干检测探测器，可以分为外差检测探测器和零差检测探测器。非相干检测探测器，具有系统简单，功耗低等优点，但是存在探测器响应度低，噪声等效功率性能不好等问题，因此很难接收非常微弱太赫兹的信号。而相干检测探测器具有响应度高，噪声等效功率性能好，可以接收非常微弱的太赫兹信号的优点，但是存在系统复杂，面积大、功耗大等问题。综上所述，目前迫切需要提出一种新型探测器，其结构相对简单，科学合理，可以增加探测器的输出响应度，减少噪声等效功率，充分满足对太赫兹波的探测需求。专利
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供基于基片集成波导天线的新型外差探测器，其结构相对简单，科学合理，可以增加探测器的输出响应度，减少噪声等效功率，充分满足对太赫兹波的探测需求，具有重大的生产实践意义。为此，本专利技术提供了基于基片集成波导天线的新型外差探测器，包括基片集成波导天线和三推振荡器，所述基片集成波导天线和三推振荡器相连接，其中：基片集成波导天线，用于接收外部空间中的太赫兹波信号，然后传输给三推振荡器；三推振荡器，既作为本振信号源，又作为混频器，用于产生本振信号，并且接收所述基片集成波导天线发来的太赫兹波信号，然后将本振信号与太赫兹波信号进行混频，从而产生需要探测的中频信号。其中，所述基片集成波导天线包括贴片天线主体和贴片天线连接部，所述贴片天线主体的前端中部与纵向分布的贴片天线连接部的后端相连接；所述贴片天线连接部用于连接所述三推振荡器；所述贴片天线主体和贴片天线连接部的外部环绕有一圈磁场环路；所述磁场环路的外部罩有一个开口向前的、门形的侧墙。其中，所述贴片天线主体的形状为矩形。其中，所述侧墙的后端和磁场环路3的后端之间的距离是四分之一波长。其中，所述贴片天线主体上开有一个缝隙。其中,所述缝隙的宽度等于二分之一的预设太赫兹波波长。其中，所述三推振荡器包括N型的MOS晶体管Q1、Q2和Q3，以及微带线TL1、TL2、TL3、TL4、TL5、TL6、TL7、TL8和TL9，其中：Q1、Q2和Q3的源极S分别接地；Q1的漏极D通过微带线TL4与Q2的栅极G相连接；Q2的漏极D通过微带线TL5与Q3的栅极G相连接；Q3的漏极D通过微带线TL6与Q1的栅极G相连接；Q1的漏极D还与微带线TL1的一端相接；Q2的漏极D还与微带线TL2的一端相接；Q3的漏极D还与微带线TL3的一端相接；微带线TL1、微带线TL2和微带线TL3的另一端汇流后，与微带线TL8的一端相接；微带线TL8的另一端分别与微带线TL7的一端和微带线TL9的一端相连接；微带线TL9的另一端接地；微带线TL7的另一端与所述基片集成波导天线相连接。其中，微带线TL1、微带线TL2和微带线TL3的另一端汇流后，还与一个偏置点相连接。其中，所述偏置点，用于连接外部的电压源和中频放大器。由以上本专利技术提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本专利技术提供了基于基片集成波导天线的新型外差探测器，其结构相对简单，科学合理，可以增加探测器的输出响应度，减少噪声等效功率，充分满足对太赫兹波的探测需求，具有重大的生产实践意义。附图说明图1为本专利技术提供的基于基片集成波导天线的新型外差探测器中片上的基片集成波导天线的结构示意图；图2为本专利技术提供的基于基片集成波导天线的新型外差探测器中的三推振荡器的工作原理图；图中，11为贴片天线主体，12为贴片天线连接部，2为侧墙，3为磁场环路，4为缝隙。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。参见图1、图2，本专利技术提供了基于基片集成波导天线的新型外差探测器，包括基片集成波导天线和三推振荡器，所述基片集成波导天线和三推振荡器相连接，其中：基片集成波导天线，用于接收外部空间中的太赫兹波信号，然后传输给三推振荡器；三推振荡器，既作为本振信号源，又作为混频器，用于产生本振信号，并且接收所述基片集成波导天线发来的太赫兹波信号，然后将本振信号与太赫兹波信号进行混频(即获得本振信号的频率和太赫兹波信号之差)，从而产生需要探测的中频信号(即探测结果)，从而满足了相干检测中外差探测的条件。在本专利技术中，具体实现上，为了使所述基片集成波导天线接收到的太赫兹波信号，能够保持功率最大化传输给作为混频器的三推振荡器，三推振荡器的信号输出点的阻抗要和所述基片集成波导天线的端口阻抗进行匹配(具体为相同)，从而可以提高太赫兹波信号传输到作为混频器的三推振荡器中的传输效率。在本专利技术中，三推振荡器，既作为本振信号源，又作为混频器，能够降低系统复杂度，减小芯片面积。下面通过具体实施例和附图对本专利技术做进一步的阐述和说明。如图1所示，所述基片集成波导天线包括贴片天线主体11和贴片天线连接部12，所述贴片天线主体11的前端中部与纵向分布的贴片天线连接部12的后端相连接；所述贴片天线连接部12用于连接所述三推振荡器；所述贴片天线主体11和贴片天线连接部12的外部环绕有一圈磁场环路3；所述磁场环路3的外部罩有一个开口向前的、门形的侧墙2。具体实现上，所述贴片天线主体11、贴片天线连接部12、磁场环路3以及侧墙2，采用金属(如铜)材料制成。具体实现上，所述贴片天线主体11的形状为矩形。需要说明的是，所述贴片天线主体11、贴片天线连接部12、磁场环路3以及侧墙2，均是在同一个介质基片(基体)上，是基片集成波导天线的组成部分。需要说明的是，本专利技术采用的天线为基片集成波导天线。基片集成波导天线的最顶层金属作为天线，最底层金属作为反射板，基片集成波导天线的结构，能够抑制天线的表面波，从而将电磁场与低阻抗衬底隔离，因此，能够提高天线的增益和效率。需要说明的是，对于本专利技术提供的基于基片集成波导天线的新型外差探测器，采用基片集成波导天线，来接收空间中的太赫兹波信号。这种结构的天线形成的后腔，能够抑制表面波并将辐射孔与低电阻率的硅基分开，因此，对太赫兹波信号的辐射效率得到了极大的提高。在本专利技术中，具体实现上，基片集成波导天线后腔上的所述侧墙2的后端和磁场环路3的后端之间的距离d是四分之一波长(例如，该波长等于预设的太赫兹波波长)，能够将辐射出去的电磁波功率(即太赫兹波信号的功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于基片集成波导天线的新型外差探测器，其特征在于，包括基片集成波导天线和三推振荡器，所述基片集成波导天线和三推振荡器相连接，其中：基片集成波导天线，用于接收外部空间中的太赫兹波信号，然后传输给三推振荡器；三推振荡器，既作为本振信号源，又作为混频器，用于产生本振信号，并且接收所述基片集成波导天线发来的太赫兹波信号，然后将本振信号与太赫兹波信号进行混频，从而产生需要探测的中频信号。

【技术特征摘要】
1.基于基片集成波导天线的新型外差探测器，其特征在于，包括基片集成波导天线和三推振荡器，所述基片集成波导天线和三推振荡器相连接，其中：基片集成波导天线，用于接收外部空间中的太赫兹波信号，然后传输给三推振荡器；三推振荡器，既作为本振信号源，又作为混频器，用于产生本振信号，并且接收所述基片集成波导天线发来的太赫兹波信号，然后将本振信号与太赫兹波信号进行混频，从而产生需要探测的中频信号。2.如权利要求1所述的新型外差探测器，其特征在于，所述基片集成波导天线包括贴片天线主体(11)和贴片天线连接部(12)，所述贴片天线主体(11)的前端中部与纵向分布的贴片天线连接部(12)的后端相连接；所述贴片天线连接部(12)用于连接所述三推振荡器；所述贴片天线主体(11)和贴片天线连接部(12)的外部环绕有一圈磁场环路3；所述磁场环路(3)的外部罩有一个开口向前的、门形的侧墙(2)。3.如权利要求2所述的新型外差探测器，其特征在于，所述贴片天线主体(11)的形状为矩形。4.如权利要求2所述的新型外差探测器，其特征在于，所述侧墙(2)的后端和磁场环路(3)的后端之间的距离是四分之一波长。5.如权利要求2所述的新型外差探测器，其特征在于，所述贴片天线主体(11)上开有一个缝隙(...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鹏林，张齐军，马建国，傅海鹏，刘亚轩，张新，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12