本发明专利技术公开了一种高频段太赫兹接收前端的电路结构，所述太赫兹接收前端的电路结构包括混频结构、倍频结构及输出端DC/IF焊盘，倍频器结构包括依次连接本振输入探头、第一低通滤波器、第一传输线、非线性肖特基二极管对结构；混频结构包括：射频接收端、肖特基二极管，匹配电路、第二低通滤波器，所述射频接收端接收外部太赫兹信号，所述输出端DC/IF焊盘馈入直流偏置；单级九倍频结构倍频的本振信号经过匹配电路与接收的太赫兹信号通过混频结构混频，最终通过低通滤波器进行滤波，再由DC/IF焊盘输出。本发明专利技术设计的太赫兹高频段接收前端结构简单，高集成度，高转换增益，且具有较低的噪声与功耗。
A high frequency terahertz receiver front end circuit structure
【技术实现步骤摘要】
一种高频段太赫兹接收前端的电路结构
本专利技术涉及太赫兹
，具体涉及一种高频段太赫兹接收前端的电路结构。
技术介绍
太赫兹波(0.1～10THz)为宏观电子学与微观光子学过渡区域，是电磁波谱中目前仅存的未被全面开发的频段，因其所处的位置使其研究理论介于成熟的微波电子学理论与光学理论之间，兼具两者优点，表现出很多优越的性质。太赫兹技术在国防军事，生物医疗，天文气象，无线通信等相关领域拥有非常重要的学术和应用价值。因太赫兹波的穿透性、安全性、瞬态性等特性，在探测技术方面拥有的巨大的优势,高灵敏度、高集成度、低噪声、集幅值、相位、极化信息探测于一体，将是重点研究和有待突破的关键问题。目前国内虽然已开展了太赫兹探测技术，但大多数都处于比较低频波段，且因二极管模型不完备、驱动源功率不足等因素的制约，功率，增益，噪声，功耗等性能都比较差，目前我国还没有太赫兹高频段800GHz以上的探测技术。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中高频段太赫兹接收前端的集成度差、增益低、损耗高，缺乏一种高效低噪高频段太赫兹源，目的在于提供一种高频段太赫兹接收前端的电路结构，本专利技术设计了一种太赫兹高频段800GHz以上低噪高效太赫兹高频段接收前端，信号源与经过九倍频的本振信号混频，完成太赫兹较高频段信号解调，本专利技术设计的太赫兹高频段接收前端结构简单，集成度高，较低的噪声及损耗，具有较高的增益。本专利技术通过下述技术方案实现：一种高频段太赫兹接收前端的电路结构，所述接收前端的电路结构包括混频结构、倍频结构及输出端，所述倍频器结构包括依次连接的本振输入探头、第一低通滤波器和第一传输线，还包括非线性肖特基二极管对结构，所述非线性肖特基二极管对结构采用单级同向并联结构，对输入的本振信号采用九倍频，得到高频段太赫兹基波；所述非线性肖特基二极管对结构设于第一传输线两侧，为降低噪声，提到集成度，采用单级九倍频；所述非线性肖特基二极管对结构(即同向并联的肖特基二极管对)两侧均连接接地端口，不接入及阻抗、电容等元器件，使肖特基二极管对根据输入信号源进行非线性工作，降低噪声；所述混频结构包括射频接收端、肖特基二极管，接地端口、匹配电路、第二低通滤波器，所述第一低通滤波器通过第一传输线连接所述匹配电路，所述匹配电路连接肖特基二极管的正极，所述肖特基二极管的负极连接接地端口；所述射频接收端连接肖特基二极管的正极，所述射频接收端还连接所述第二低通滤波器；还包括输出端，所述输出端连接所述第二低通滤波器；所述本振输入探头外接输入波导，所述射频接收端接入外部太赫兹信号，所述输出端通过IF/DC焊盘接直流二极管偏置电压以及外接输出波导。工作原理是：本专利技术太赫兹接收前端的电路结构结合倍频结构和混频结构来实现，所述混频结构因为太赫兹高频特性采用简单结构优化设计，首先，通过本振输入探头输入低频波导信号，经过第一低通滤波器进行滤波；滤波后的信号经过非线性肖特基二极管对结构，获得具有九倍频谐波分量的信号，非线性肖特基二极管对结构采用并联接地的形式，该结构降低耦合效应，减少噪声；其次，信号通过匹配电路滤波，并匹配混频器阻抗，九倍频后的太赫兹基波与接收到的太赫兹信号通过并联的接地肖特基二极管混频，通过第二低通滤波器滤波，最终获得解调信号，并输出。具体地：通过在输出端IF/DC焊盘馈入的直流偏置，经过第一传输线与分别向两边并联肖特基二极管加载偏置工作电压，输入的基波信号通过偏置状态的非线性肖特基二极管对中心耦合，形成具有九倍频率谐波分量的输出信号；再次通过匹配电路进行滤波去除九倍频外的杂散信号及混频器阻抗匹配。获得九倍频谐波分量的高频段输出信号。同理，通过在输出端IF/DC焊盘馈入的直流偏置，使混频结构中的肖特基二极管处于工作偏置状态，太赫兹接收信号与基波信号经过肖特基二极管混频，形成非线性波，最终通过第二低通滤波器滤掉其他谐波，输出RF-LO的解调波谱。九倍频的所述非线性肖特基二极管对结构采用同向并联的结构，偏置电路加载相对灵活，结构简单，降低噪声耦合，损耗低，且对整体上加工与装配的要求较低；所述非线性肖特基二极管对结构的肖特基二极管对两侧分别接地，不接入其他相关电子器件，以降低其他器件造成的噪声干扰及延迟效应；本专利技术所述倍频结构及混频结构的肖特基二极管偏置直流源通过输出端进行馈入，结构简单，易集成，降低噪声。本专利技术设计了一种太赫兹高频段800GHz以上低噪高效太赫兹高频段的接收前端，信号源经与经过九倍频的本振信号混频，完成太赫兹较高频段信号解调，本专利技术设计的太赫兹高频段接收前端结构简单，集成度高，具有较低的噪声及损耗。优选地，所述本振输入探头的输入信号频率为94GHz。优选地，所述非线性肖特基二极管对结构包括第一肖特基二极管和第二肖特基二极管，所述第一传输线的一侧连接第一肖特基二极管的正极、所述第一传输线的另一侧连接第二肖特基二极管的正极，所述第一肖特基二极管的负极和第二肖特基二极管的负极均连接接地端口。优选地，所述第一肖特基二极管和第二肖特基二极管均采用高频特性的肖特基二极管。优选地，所述非线性肖特基二极管对结构中的第一二极管和第二二极管均直接接地。优选地，所述第一肖特基二极管和第二肖特基二极管的直径均为1μm小尺寸，提升频率特性。优选地，所述第一低通滤波器、第二低通滤波器、匹配电路均采用高低阻抗线形式。优选地，所述接收前端的电路结构均采用GaAs化合物半导体工艺制作而成，且采用介电常数较高，性能较好的GaAs基片。优选地，所述直流二极管偏置电压施加于输出端，即通过DC/IF焊盘进行馈入，即偏置电压均由DC/IF焊盘馈入。该结构可降低耦合及噪声干扰。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术基于太赫兹高频特性，混频及倍频结构肖特基二极管均采用优化设计，使偏置电压输入端设计灵活，结构简单；倍频器采用单级九倍频形式，肖特基二极管对采用同向并联结构，混频结构肖特基二极管并联接地结构，以此使偏置直流端可通过输出端直接加载，降低机构复杂度，噪声干扰更低，损耗较低，适合太赫兹高频段特性。2、本专利技术通过集成倍频及混频结构电路优化设计，设计了一款太赫兹高频段，具有较高增益及低噪声低损耗的太赫兹技术接收前端电路结构；该接收前端的电路结构包括混频结构、倍频结构及输出端，该倍频结构采用单级九倍频形式，基于肖特基二极管同向并联结构，并分别在两侧直接接入大地，降低噪声；该混频结构肖特基二极管采用并联接结构，直接接入大地，通过匹配电路与倍频结构连接，直流偏置加载在输出端，因有低通滤波器，高频交流信号不会对直流电压造成干扰。3、本专利技术的太赫兹高频段接收前端的电路结构，其增益较高，低噪声，低损耗，结构简单易集成与装配，适用于～800GHz以上高频段，其仿真结果验证了本专利技术太赫兹接收前端的高增益及低噪特性。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高频段太赫兹接收前端的电路结构，其特征在于，所述接收前端的电路结构包括混频结构、倍频结构及输出端，所述倍频器结构包括依次连接的本振输入探头(1)、第一低通滤波器(2)和第一传输线(3)，还包括非线性肖特基二极管对结构(4)，所述非线性肖特基二极管对结构(4)采用单级同向并联结构，所述非线性肖特基二极管对结构(4)设于第一传输线(3)两侧，所述非线性肖特基二极管对结构(4)两侧均连接接地端口；/n所述混频结构包括射频接收端(5)、肖特基二极管(6)，接地端口、匹配电路(7)、第二低通滤波器(8)，所述第一低通滤波器(2)通过第一传输线(3)连接所述匹配电路(7)，所述匹配电路(7)连接肖特基二极管(6)的正极，所述肖特基二极管(6)的负极连接接地端口；所述射频接收端(5)连接肖特基二极管(6)的正极，所述射频接收端(5)还连接所述第二低通滤波器(8)，所述第二低通滤波器(8)连接所述输出端；/n所述本振输入探头(1)外接输入波导，所述射频接收端(5)接入外部太赫兹信号，所述输出端通过IF/DC焊盘连接直流二极管偏置电压以及外接输出波导。/n
【技术特征摘要】
1.一种高频段太赫兹接收前端的电路结构，其特征在于，所述接收前端的电路结构包括混频结构、倍频结构及输出端，所述倍频器结构包括依次连接的本振输入探头(1)、第一低通滤波器(2)和第一传输线(3)，还包括非线性肖特基二极管对结构(4)，所述非线性肖特基二极管对结构(4)采用单级同向并联结构，所述非线性肖特基二极管对结构(4)设于第一传输线(3)两侧，所述非线性肖特基二极管对结构(4)两侧均连接接地端口；
所述混频结构包括射频接收端(5)、肖特基二极管(6)，接地端口、匹配电路(7)、第二低通滤波器(8)，所述第一低通滤波器(2)通过第一传输线(3)连接所述匹配电路(7)，所述匹配电路(7)连接肖特基二极管(6)的正极，所述肖特基二极管(6)的负极连接接地端口；所述射频接收端(5)连接肖特基二极管(6)的正极，所述射频接收端(5)还连接所述第二低通滤波器(8)，所述第二低通滤波器(8)连接所述输出端；
所述本振输入探头(1)外接输入波导，所述射频接收端(5)接入外部太赫兹信号，所述输出端通过IF/DC焊盘连接直流二极管偏置电压以及外接输出波导。
2.根据权利要求1所述的一种高频段太赫兹接收前端的电路结构，其特征在于，所述本振输入探头(1)的输入信号频率为94GHz。
3.根据权利要求1所述的一种高频段太赫兹接收前端的电路结构，其特征在于，所述非线性肖特基二极管对结构(4)包括第一肖特基二极管(40)和...
【专利技术属性】
技术研发人员：李烁星，张萌，何宁，黄智，
申请(专利权)人：航天科工通信技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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