高频外差混频器制造技术

用于检测系统与外差混频器的设备和方法，所述检测系统与外差混频器具有本地振荡器(LO)输入、射频(RF)输入、中频(IF)输出和悬挂式波导结构，所述悬挂式波导结构具有石英基板和带着多个抑制槽的图案化金属传输线路。和带着多个抑制槽的图案化金属传输线路。和带着多个抑制槽的图案化金属传输线路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高频外差混频器


[0001]本公开涉及高频电子设备和检测系统，并且具体地涉及外差混频器和其制作方法。

技术介绍

[0002]混频器是一种可以用于生成频率与所接收到的信号的频率不同的输出信号的电子设备。例如，在两个输入信号被施加到混频器的情况下，所述混频器可以生成频率为所述输入信号的和及差或其谐波的输出信号。以这种方式，混频器可以用于将检测到的信号下变频到更低的频率，例如，以简化后续处理。
[0003]在WO 2007/125326中示出了一种接收传入的射频(RF)信号、接收本地振荡器(LO)信号、并且从二极管芯片产生中频(IF)信号的混频器。这种设计使用分开的RF、LO和IF电路通路以及基于导线的短截线调谐器来优化转换效率并且进行功率匹配。
[0004]然而，仍然需要一种在整个宽频率范围内(例如，在非常高的频率下)有效、并且与针对小型部件(诸如当电路元件随着给定系统的信号波长减小而按比例缩放时所需要的小型部件)所使用的制作和组装技术兼容的混频器设计。

技术实现思路

[0005]根据实施方案，公开了一种混频器装置，诸如外差混频器。所述混频器可以包括：第一输入，诸如本地振荡器(LO)输入；第二输入，诸如射频(RF)输入；输出，诸如中频(IF)信号输出；悬挂式信号传输元件，包括多个抑制槽和滤波器元件；以及二极管电路，被安装在所述悬挂式信号传输元件上。所述悬挂式信号传输元件可以是例如波导。在某些方面中，所述悬挂式信号传输元件是波导，所述波导包括：基板，具有第一表面和第二表面；以及传输线路，位于所述第一表面上，其中所述基板是石英基板并且所述传输线路是图案化金属微带线(也称为带状线)传输线路。进一步地，所述第一输入(例如，LO)可以位于所述第二输入(RF)与所述输出(例如，IF)之间，并且所述传输元件可以被配置成将在所述二极管电路中生成的IF信号沿着所述传输元件的纵向轴线从所述二极管电路传输到所述输出。
[0006]根据实施方案，一种外差混频器装置具有波导部件，其中所述波导部件包括滤波构件、传输构件和抑制构件。一个或多个半导体器件可以被安装在所述波导部件的表面上。
[0007]根据实施方案，提供一种具有一个或多个开槽滤波器元件的混频器。在某些方面中，与自由空间波长相比较，所述滤波器中的槽相对较小。例如，所述槽可以小于λ/10。
[0008]根据实施方案，提供一种具有在第一端处的RF信号输入、在第二端处的IF信号输出和在两个端之间(例如，在中间)的LO信号输入的混频器。在某些方面中，波导传输元件从所述第一端行进到所述第二端。所述传输元件可以是悬挂式的，并且还可以具有多个抑制槽和滤波器元件。进一步地，二极管电路可以被安装在所述混频器的所述第一端处并且接近所述RF信号输入。在一些实施方案中，在所述二极管电路中产生的IF信号沿着所述传输元件传播到在所述混频器的另一端处的所述IF信号输出。所述混频器可以被布置在检测器
块中，所述检测器块具有沿着第一轴线的RF和LO输入通道、以及沿着垂直于所述第一轴线的第二轴线的IF输出。
[0009]根据一些实施方案，提供了一种检测器，诸如太赫兹相机。所述检测器可以包括例如：本文中描述的混频器中的一个或多个；一个或多个号角形馈电器，耦合到所述混频器中的至少一个的输入(例如，提供RF信号)；本地振荡器，耦合到所述混频器中的至少一个的另一输入；同轴线路(或其他传输元件)，耦合到所述混频器中的至少一个的输出(例如，IF)；以及低噪声放大器(LNA)、功率检测器和模拟转数字转换器(ADC)电路元件中的一个或多个，连接到所述同轴线路并且被配置成处理所述输出IF信号。所述检测器可以进一步包括附加的滤波和图像处理，例如，以生成从其接收输入辐射的物体或场景的图像。在某些方面中，所述一个或多个混频器包括在250GHz处进行优化的多个混频器和在375GHz处进行优化的多个混频器。所述混频器的组可以进一步包括在125GHz处进行优化的多个混频器。
[0010]根据一些实施方案，提供了一种操作混频器的方法。所述方法可以包括例如以下步骤：在具有悬挂式传输线路元件、多个抑制元件和二极管电路的混频器装置的第一输入处接收RF信号；向所述混频器提供本地振荡器信号；以及输出由所述二极管电路生成的IF信号，其中输出所述IF信号包括将所述信号沿着所述混频器的纵向方向传播穿过多个滤波器。
[0011]根据一些实施方案，提供了一种制作混频器装置(诸如本文中描述的混频器中的一个或多个)的方法。所述方法可以以机械加工步骤开始，包括：(1)对包括第一射频通道部分、第一本地振荡器部分、第一中频通道部分、第一空腔部分、第一安装架部分和第二安装架部分的第一壳体部件进行机械加工；以及(2)对包括第二射频通道部分、第二本地振荡器部分、第二中频通道部分、第二空腔部分、第三安装架部分和第四安装架部分的第二壳体部件进行机械加工。信号传输元件(例如，波导)可以，通过将所述波导元件安装在所述第一安装架部分和所述第二安装架部分和/或所述第三安装架部分和所述第四安装架部分上，而被悬挂在所述第一空腔部分和/或所述第二空腔部分中。另外地，可以将所述第一壳体部件附接到所述第二壳体部件以形成块。例如，所述块可以是检测器(诸如太赫兹相机)的接收阵列块。
[0012]根据实施方案，提供了一种检测器块，其包括壳体和被安装在所述壳体中的一个或多个混频器。所述壳体可以包括：一个或多个号角形馈电器，耦合到所述混频器中的至少一个的RF输入；一个或多个本地振荡器通道，耦合到所述混频器中的至少一个的LO输入；以及一个或多个输出通道，耦合到所述混频器中的至少一个的IF输出。所述混频器中的一个或多个可以包括被安装在所述壳体的第一安装结构和第二安装结构上的悬挂式信号传输元件。在一些实施方案中，所述一个或多个号角形馈电器和所述一个或多个本地振荡器通道沿着所述壳体的第一轴线延伸，所述一个或多个输出通道沿着所述壳体的第二轴线延伸，并且所述第一轴线和所述第二轴线是垂直的。另外地，所述悬挂式信号传输元件可以包括：基板，具有第一表面和第二表面；以及传输线路，位于所述第一表面上，其中所述传输线路是包括一个或多个抑制槽和滤波器元件的图案化金属微带线传输线路。
[0013]根据实施方案，提供了一种太赫兹相机，包括：一个或多个混频器，包括IF输出、LO输入和RF输入；一个或多个号角形馈电器，耦合到所述混频器中的至少一个的RF输入；本地振荡器，耦合到所述混频器中的至少一个的LO输入；以及低噪声放大器、功率检测器和模拟
转数字转换器中的一个或多个，连接到IF输出并且被配置成处理来自所述混频器中的至少一个的输出IF信号。另外地，所述混频器中的至少一个可以进一步包括：悬挂式信号传输元件，包括多个抑制槽和滤波器元件；以及二极管电路，被安装在所述悬挂式信号传输元件上，并且被配置成基于在所述号角形馈电器中的一个或多个上接收的辐射以及来自所述本地振荡器的功率信号而生成所述IF输出信号。在一些实施方案中，接收到的所述辐射在以125GHz、250GHz或375GHz为中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种外差混频器装置(100)，包括：第一输入(102)；第二输入(104)；输出(106)；悬挂式信号传输元件(108)，包括多个抑制槽和滤波器元件；以及安装在所述悬挂式信号传输元件上的二极管电路(110)。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一输入是本地振荡器(LO)输入，所述第二输入是射频(RF)输入，所述输出是中频(IF)信号输出，并且所述悬挂式信号传输元件是波导元件。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述悬挂式信号传输元件包括：基板，具有第一表面和第二表面；以及传输线路(202)，位于所述第一表面上，其中所述传输线路是包括所述抑制槽和所述滤波器元件中的一个或多个的图案化金属微带线传输线路。4.根据权利要求3所述的装置，其中所述基板是石英基板。5.根据权利要求2至4中的任一项所述的装置，其中所述第一输入位于所述第二输入与所述输出之间，并且其中所述波导元件被配置成将在所述二极管电路中生成的信号沿着所述波导元件的纵向轴线从所述二极管电路传输到所述输出。6.根据权利要求5所述的装置，其中在所述二极管电路中生成的所述信号是IF信号。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的装置，其中所述装置进一步包括：壳体(132)，具有第一安装架(120a)、第二安装架(120b)和空腔，其中所述悬挂式波导被安装在所述空腔中以及在所述第一安装架和所述第二安装架上以在所述悬挂式波导的至少两个侧边上在所述悬挂式波导与所述壳体之间形成空气间隙。8.根据权利要求7所述的装置，其中所述壳体由机械加工的金属制成并且所述空气间隙形成在所述悬挂式波导的四个侧边上。9.根据权利要求7或8所述的装置，其中所述悬挂式波导沿着所述混频器装置的纵向方向在所述第一安装架与所述第二安装架之间延伸。10.根据权利要求7至9中的任一项所述的装置，其中所述壳体进一步包括：第一通道，耦合到所述第一输入；第二通道，耦合到所述第二输入；以及第三通道，耦合到所述输出，其中所述第二通道包括辐射检测器的一个或多个号角形馈电器，并且其中所述第一通道和所述第二通道沿着所述壳体的同一平面设置并且所述第三通道沿着垂直于所述平面的方向设置。11.根据权利要求10所述的装置，其中所述辐射检测器是太赫兹相机。12.根据权利要求1至11中的任一项所述的装置，其中所述二极管电路包括以反并联配置的两个肖特基二极管。13.根据权利要求1至12中的任一项所述的装置，
其中所述悬挂式波导元件包括用于LO信号的第一滤波器元件、用于RF信号的第二滤波器元件，和RF接收天线，并且其中所述第一滤波器元件、所述第二滤波器元件和所述RF接收天线中的每一个包括所述多个抑制槽中的一个或多个。14.根据权利要求13所述的装置，其中所述第一滤波器元件和所述第二滤波器元件中的每一个包括一个或多个锤头状或半锤头状滤波器部件，并且其中所述RF接收天线的所述多个抑制槽包括至少一个第一宽度的槽和第二不同宽度的第二槽。15.根据权利要求3至14中的任一项所述的装置，其中所述图案化金属微带线传输线路包括从所述二极管电路延伸到所述输出并且穿过一个或多个滤波器元件的中心线路，其中所述中心线路的宽度等于或大于0.1λ，所述悬挂式波导元件的宽度是大约0.3λ，并且所述基板的厚度小于或等于0.1λ，并且其中λ是在所述第二输入上接收的信号的波长。16.根据权利要求15所述的装置，其中在所述第二输入上接收的所述信号是检测到的RF信号。17.根据权利要求7至17中的任一项所述的装置，其中所述壳体空腔在横向方向上的宽度介于0.3λ与0.4λ之间，并且其中所述图案化微带线传输线路被布置在所述空腔中以将传输偶模耦合到所述壳体空腔的侧壁。18.根据权利要求1至17所述的装置，其中在所述第二输入上接收的信号是125GHz、250GHz、375GHz和500GHz信号中的一个。19.根据权利要求7至20中的任一项所述的装置，进一步包括：第一导线，连接到所述输出；以及第二导线，连接到感应调谐的电容焊盘和所述壳体的表面。20.根据权利要求19所述的装置，其中所述二极管电路被安装到所述第二输入和所述感应调谐的电容焊盘。21.根据权利要求7至20中的任一项所述的装置，其中所述空腔在所述第一输入处被本地振荡器波导路径二等分。22.根据权利要求1至21中的任一项所述的装置，其中所述第二输入是包括宽带RF天线的宽带输入。23.根据权利要求1至22中的任一项所述的装置，其中所述多个抑制槽包括在所述悬挂式波导的表面上的多个间隙，并且其中所述多个间隙中的每一个沿着所述悬挂式波导的纵向方向是长形的。24.一种检测器(500、900)，包括：根据权利要求1至23中的任一项所述的一个或多个混频器；一个或多个号角形馈电器(502)，耦合到所述混频器(504)中的至少一个的RF输入；本地振荡器(508)，耦合到所述混频器中的至少一个的LO输入；
输出通道，耦合到所述混频器中的至少一个的IF输出；以及低噪声放大器、功率检测器和模拟转数字转换器中的一个或多个，连接到所述输出通道并且被配置成处理(506)来自所述混频器中的至少一个的输出IF信号。25.根据权利要求24所述的检测器，其中所述检测器是太赫兹相机并且所述输出通道包括同轴线路(118)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：思拉视象有限公司，
类型：发明
国别省市：