一种集成高温超导高阶同相串联混频器的太赫兹天线制造技术

本发明专利技术公开一种集成高温超导高阶同相串联混频器的太赫兹天线，包括太赫兹天线；太赫兹天线包括两端的蝶形金属层；两端的蝶形金属层之间嵌入有多个低阻抗混频器；多个低阻抗混频器之间通过蜿蜒线金属层连接。本发明专利技术为设计多源激励的低输入阻抗的太赫兹天线，并在太赫兹天线中嵌入高阶同相串联的低阻抗混频器，完成阻抗匹配且不影响天线性能；蝶形加载蜿蜒线天线可嵌入多个低阻抗的混频器在蜿蜒线中，完成阻抗匹配的同时不影响天线性能；混频器间蜿蜒线的长度可任意调节，以调节有源阻抗，完成与混频器阻抗的匹配；嵌入的低阻抗混频器可根据实际应用的需求进行增减，通过改善天线与混频器的阻抗匹配，从而提高谐波次数，减少阻抗失配。失配。失配。

【技术实现步骤摘要】
一种集成高温超导高阶同相串联混频器的太赫兹天线


[0001]本专利技术涉及一种集成高温超导高阶同相串联混频器的太赫兹天线，属于太赫兹通信和超导领域。

技术介绍

[0002]太赫兹（Terahertz, THz）波是0.1
‑
10 THz的电磁波。太赫兹通信以其可观的绝对带宽，具有传输速率高、容量大、方向性强、安全性高、穿透性好等优点。然而，由于太赫兹波段的严重大气衰减，对超灵敏太赫兹接收机的有效检测提出了更高的要求。利用肖特基势垒二极管、高电子迁移率晶体管、互补金属氧化物半导体等研制了基于半导体的外差接收机。它们可以在室温下工作，但需要相对较高的本地振荡器（Local Oscillator, LO）功率，这会随着工作频率的升高而带来挑战。低温超导（LTS）热电子测辐射热计（HEB）和超导体
‑
绝缘体
‑
超导体（SIS）混频器可以在较低的LO功率下工作，是迄今为止最灵敏的频率下变频器。然而，LTS设备需要冷却至液氦温度（4.2 K）或以下，这需要昂贵的液氦和低温设备。高温超导（HTS）混频器可以在液氮温度（77K）下工作。高温超导混频器具有低温成本低、带宽宽、灵敏度高、本振功率要求低、高次谐波等优点，是太赫兹外差接收机的理想选择。
[0003]由于THz源的低功耗和高成本，在THz通信中，高次谐波混频器在降低本振成本和提高混频性能方面显得尤为重要。谐波数量越高，LO频率越低，成本越低。王华兵等人报道了Bi2Sr2CaCu2O
8+x
（BSCCO）本征混频器在100 GHz检测中实现了98次谐波混频。考虑到阻抗匹配，杜佳和高翔等人集成并研究了适用于太赫兹波段YBa2Cu3O7‑
δ
（YBCO）台阶边缘混频器的缝隙天线，采用共面波导馈电。到目前为止，他们测量的最大谐波次数为31，用于600 GHz的检测。针对210 GHz大气窗口，引入新的太赫兹天线来提高混频器和天线间的耦合效率，实现了YBCO双晶混频器中高达146次的谐波混频。随后，又提出了串联结构的混频器s混频器，得益于3个串联的混频器s同步工作，实现了154次谐波混频。虽然3个串联的YBCO双晶混频器同步工作，但天线与每个混频器之间存在阻抗失配问题，目前尚未得到解决。因此，如果能够改善天线与每个混频器之间的阻抗匹配，则谐波次数有望得到进一步提高。因此，需应用合适的天线来匹配串联的每个YBCO双晶混频器的阻抗。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种集成高温超导高阶同相串联混频器的太赫兹天线，从而解决上述技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种集成高温超导高阶同相串联混频器的太赫兹天线，包括太赫兹天线；所述太赫兹天线包括两端的蝶形金属层；所述两端的蝶形金属层之间嵌入有多个低阻抗混频器；所述多个低阻抗混频器之间通过蜿蜒线金属层连接。
[0006]通过采用上述技术方案，蝶形加载蜿蜒线天线可嵌入多个低阻抗的混频器在蜿蜒线中，从而在完成阻抗匹配的同时不影响天线性能。
[0007]进一步的，所述低阻抗混频器设置成双数，串联的混频器放置在蜿蜒线金属层与蝶形金属层中心线的交叉点上，并关于太赫兹天线的中心对称点对称放置。
[0008]通过采用上述技术方案，通过中心对称点布置，从而能够确保对称的辐射方向图和一致的谐振频点。
[0009]进一步的，所述蜿蜒线金属层设置有多段连接低阻抗混频器的蜿蜒线，且蜿蜒线长度不等。
[0010]通过采用上述技术方案，混频器间蜿蜒线的长度可任意调节，以调节有源阻抗，进而实现完成与混频器阻抗的匹配；进一步的，所述蜿蜒线金属层的中心对称点不放置混频器，蜿蜒线金属层的中心线其他位置可放置4个低阻抗混频器，或放置2个低阻抗混频器。
[0011]进一步的，所述低阻抗混频器的阻抗为0
‑
20欧姆。
[0012]进一步的，所述蜿蜒线金属层上的电磁波以行波的形式传输到加载在两端的蝶形金属层上，或和加载的蝶形金属层一起形成驻波进行工作。
[0013]进一步的，所述太赫兹天线所在的基底背面放置有硅超半球透镜。
[0014]通过采用上述技术方案，通过在基底背面放置硅超半球透镜从而能够消除太赫兹天线的基底表面波效应。
[0015]本专利技术的有益效果是：本专利技术为设计多源激励的低输入阻抗的太赫兹天线，并在太赫兹天线中嵌入高阶同相串联的低阻抗混频器，完成阻抗匹配且不影响天线性能；蝶形加载蜿蜒线天线可嵌入多个低阻抗的混频器在蜿蜒线中，完成阻抗匹配的同时不影响天线性能；混频器间蜿蜒线的长度可任意调节，以调节有源阻抗，完成与混频器阻抗的匹配；嵌入的低阻抗混频器可根据实际应用的需求进行增减，通过改善天线与混频器的阻抗匹配，从而进一步提高谐波次数，减少阻抗失配。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例嵌入4个低阻抗混频器的蝶形加载蜿蜒线天线结构示意图；图2为本专利技术实施例一在A、B、C和 D位置处嵌入4个低阻抗混频器的有源反射系数仿真图示意图；图3为本专利技术实施例二在A和 D位置处嵌入2个低阻抗混频器的有源反射系数仿真图示意图；图4为本专利技术实施例三在B和 C位置处嵌入2个低阻抗混频器的有源反射系数仿真图示意图；图5为本专利技术实施例一在A、B、C和 D位置处嵌入4个低阻抗混频器的远场辐射方向仿真图；图6为本专利技术实施例二在A和 D位置处嵌入2个低阻抗混频器的远场辐射方向仿真图；图7为本专利技术实施例三的B和 C位置处嵌入2个低阻抗混频器的远场辐射方向仿真图；图8为本专利技术实施例一带有相关参数的示意图。
[0017]图中：1、蝶形金属层，2、蜿蜒线金属层，3、低阻抗混频器。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限制本专利技术的范围。
[0019]除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0020]如图1和图8所示，其为一种集成高温超导高阶同相串联混频器的太赫兹天线，包括太赫兹天线；所述太赫兹天线包括两端的蝶形金属层1；所述两端的蝶形金属层1之间嵌入有多个低阻抗混频器3；所述多个低阻抗混频器3之间通过蜿蜒线金属层2连接；串联的混频器放置在蜿蜒线金属层2与蝶形金属层1中心线的交叉点上，并关于太赫兹天线的中心对称点对称放置；蜿蜒线金属层2设置有多段连接低阻抗混频器3的蜿蜒线，且蜿蜒线长度不等。低阻抗混频器3的阻抗为0
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20欧姆。蜿蜒线金属层2上的电磁波以行波的形式传输到加载在两端的蝶形金属层1上，或和加载的蝶形金属层1一起形成驻波进行工作。太赫兹天线所在的基底背面放置有硅超半球透镜。
[0021]实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成高温超导高阶同相串联混频器的太赫兹天线，其特征在于，包括太赫兹天线；所述太赫兹天线包括两端的蝶形金属层（1）；所述两端的蝶形金属层（1）之间嵌入有多个低阻抗混频器（3）；所述多个低阻抗混频器（3）之间通过蜿蜒线金属层（2）连接。2.根据权利要求1所述的一种集成高温超导高阶同相串联混频器的太赫兹天线，其特征在于，所述低阻抗混频器（3）设置成双数，串联的混频器放置在蜿蜒线金属层（2）与蝶形金属层（1）中心线的交叉点上，并关于太赫兹天线的中心对称点对称放置。3.根据权利要求1所述的一种集成高温超导高阶同相串联混频器的太赫兹天线，其特征在于，所述蜿蜒线金属层（2）设置有多段连接低阻抗混频器（3）的蜿蜒线，且蜿蜒线长度不等。4.根据权利要求1所述的一种集成高温超导高阶同相串联混...

【专利技术属性】
技术研发人员：郁梅，施金，梁图禄，徐凯，张凌燕，吴钢雄，张威，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：