一种太赫兹加偏置平衡式二倍频结构制造技术

本发明专利技术公开了一种太赫兹加偏置平衡式二倍频结构，属于太赫兹倍频器技术领域，包括输入组件、二极管组件、输出组件和偏置滤波电路；输入组件包括依次的输入波导、窄边渐变波导、一级窄边减高波导和二级窄边减高波导；二极管组件包括平衡式拓扑结构的二极管、输入探针和微带焊盘；输出组件包括输出探针、楔形膜片、增高波导和输出波导，输出探针连接输入探针；偏置滤波电路通过在由楔形膜片、增高波导和输出波导构成的同向转换结构的短路面开孔，金丝键合连接至输出探针。本发明专利技术的输入波导与输出波导位于同一直线，利于倍频链路集成；通过在同向转换结构的短路面开孔加偏置，有效避免二次谐波泄露至偏置滤波电路，提升匹配效果，拓宽工作带宽。工作带宽。工作带宽。

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹加偏置平衡式二倍频结构


[0001]本专利技术属于太赫兹倍频器
，具体涉及一种太赫兹加偏置平衡式二倍频结构。

技术介绍

[0002]太赫兹波是指频率在0.1～10THz的电磁波，波长范围为30μm～3mm。太赫兹波有着频率高、波束窄、能量低、穿透性强等特点，在高速通信、安检成像、射电天文和电子对抗等领域有着巨大应用前景。随着科技不断发展，微波频谱资源变得越来越紧张，开发太赫兹频谱是解决频谱资源不足问题的有效方法。宽带宽与高效率特点的太赫兹倍频源对于太赫兹技术的发展至关重要，目前太赫兹倍频源主要是通过非线性器件产生各次谐波来获取。
[0003]GaN作为宽禁带半导体材料，具有高击穿电场强度、高热导率和高饱和电子速度，以及良好的稳定性。相比于GaAs肖特基二极管，由GaN材料制成的二极管，可以承受更高的输入功率。
[0004]二倍频最常用的拓扑电路为经典的Erickson结构，其中反向串联的二极管被横向放置于输入波导内，两侧焊盘连接波导腔壁，中间的焊盘通过悬置微带线引出，产生的二次谐波经悬置微带上的匹配电路和输出端波导进行微带过渡，最后传输至输出波导。但这种结构的输入波导与输出波导成90
°
，不利于后续实物测试和倍频链路集成。同时由于偏置滤波电路放置在输出探针延长一侧，会造成倍频电路基片偏长，长宽比过大容易导致基片强度不够，造成基片破碎。Erickson结构也可以在输入探针侧面通过开孔方式，跳金丝连接倍频电路偏置分支和偏置滤波电路，但容易带来电磁泄露，同时金丝和倍频电路偏置分支会和倍频电路本身产生耦合，影响倍频器整体性能。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中的问题，本专利技术提供了一种太赫兹加偏置平衡式二倍频结构，通过在输出波导同向转换结构的短路面处，采用金丝键合方式连接输出探针和偏置滤波电路，进而将直流偏置引入倍频电路，同时避免电磁泄露至偏置滤波电路，提升倍频效率与工作带宽。
[0006]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种太赫兹加偏置平衡式二倍频结构，其特征在于，包括输入组件、二极管组件、输出组件和偏置滤波电路；
[0008]所述二极管组件包括二极管、输入探针和两个微带焊盘；其中，二极管为平衡式拓扑结构，其中间焊盘通过导电胶与输入探针相连，两端通过导电胶与对应的微带焊盘相连；微带焊盘再与输入组件的腔壁相连；
[0009]所述输出组件包括输出探针、楔形膜片、增高波导和输出波导；其中，楔形膜片、增高波导和输出波导共同构成同向转换结构；输出探针通过微带线连接输入探针；
[0010]所述偏置滤波电路通过在同向转换结构的短路面开孔，金丝键合连接至输出探
针。
[0011]进一步地，所述输入组件包括依次连接的输入波导、窄边渐变波导、一级窄边减高波导和二级窄边减高波导。
[0012]进一步地，所述微带焊盘与二级窄边减高波导的腔壁相连。
[0013]进一步地，所述输入波导、输入探针、输出探针和输出波导的中心轴重合。
[0014]进一步地，所述输入探针、微带焊盘和输出探针构成倍频电路。
[0015]进一步地，所述二极管的材料为GaN或GaAs。
[0016]进一步地，通过偏置滤波电路向输出探针施加直流偏置，引入倍频电路，进而作用于二极管。
[0017]进一步地，通过调整窄边渐变波导、一级窄边减高波导和二级窄边减高波导的尺寸，实现二极管的输入阻抗匹配。
[0018]进一步地，通过调整输出探针的尺寸，楔形膜片的尺寸，以及增高波导的高度，实现输出阻抗匹配。
[0019]本专利技术的有益效果为：
[0020]本专利技术提出了一种太赫兹加偏置平衡式二倍频结构，通过设计同向转换结构，使输入波导与输出波导位于同一直线，利于倍频链路集成；再在同向转换结构的短路面开孔，将偏置滤波电路连接至输出探针，为倍频电路施加直流偏置，使二极管工作在最佳状态，同时有效避免二次谐波泄露至偏置滤波电路，防止输出阻抗随频率增加而逐渐分散，显著提升匹配效果，拓宽工作带宽；本专利技术提出的太赫兹加偏置平衡式二倍频结构简单，功率容量、倍频效率和工作带宽相比现有的平衡式肖特基二倍频结构均得到有效提升。
附图说明
[0021]图1为实施例1提出的太赫兹加偏置平衡式二倍频结构的整体示意图；
[0022]图2为对比例1中传统加偏置二倍频结构的整体示意图；
[0023]图3为实施例1与对比例1中加偏置位置的电磁波分布情况；其中，(a)为实施例1；(b)为对比例1；
[0024]图4为实施例1与对比例1分别提出的二倍频结构的仿真结果；其中，(a)为实施例1；(b)为对比例1；
[0025]附图中各标记的说明如下：
[0026]20：输入波导；21：窄边渐变波导、；22：一级窄边减高波导；23：二级窄边减高波导；24：GaN二极管；25：输入探针；26：微带焊盘；27：微带线；31：输出探针；32：楔形膜片；33：偏置滤波电路；34：同向转换结构的短路面；35：输出波导；36：增高波导。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图与实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0028]实施例1
[0029]本实施例提供了一种太赫兹加偏置平衡式二倍频结构，结构如图1所示，包括输入
组件、二极管组件、输出组件和偏置滤波电路。
[0030]所述输入组件包括依次连接的输入波导20、窄边渐变波导21、一级窄边减高波导22和二级窄边减高波导23；其中，输入波导20为WR10标准矩形波导，宽边尺寸为2.54mm，窄边W尺寸为1.27mm；窄边渐变波导21的长度为2.4mm；一级窄边减高波导22为矩形波导，宽边尺寸为2.54mm，窄边尺寸为0.51mm；二级窄边减高波导23为矩形波导，宽边尺寸为2.54mm，窄边尺寸为0.38mm。
[0031]所述二极管组件包括GaN二极管24、输入探针25和两个微带焊盘26；其中，GaN二极管24包含六个管芯，采用同向并联结构，构成平衡式拓扑结构，GaN二极管24的理想因子N为1.2，反向击穿电压大于
‑
13V；GaN二极管24的中间焊盘通过导电胶与输入探针25相连，两端通过导电胶与对应的微带焊盘26相连；微带焊盘26再与二级窄边减高波导23的腔壁相连。
[0032]所述输出组件包括输出探针31、楔形膜片32、增高波导36(窄边尺寸增加至1mm)和输出波导35(宽边尺寸为1.2954mm，窄边尺寸为0.6477mm)；其中，楔形膜片32、增高波导36和输出波导35共同构成同向转换结构；输出探针31(整体长为0.26mm，宽为0.22mm)通过微带线27连接输入探针25。
[0033]所述偏置滤波电路33通过在同向转换结构的短路面34开矩形孔，采用金丝键合的方式连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹加偏置平衡式二倍频结构，其特征在于，包括输入组件、二极管组件、输出组件和偏置滤波电路；所述二极管组件包括二极管、输入探针和两个微带焊盘；其中，二极管为平衡式拓扑结构，其中间焊盘通过导电胶与输入探针相连，两端通过导电胶与对应的微带焊盘相连；微带焊盘再与输入组件的腔壁相连；所述输出组件包括输出探针、楔形膜片、增高波导和输出波导；其中，楔形膜片、增高波导和输出波导共同构成同向转换结构；输出探针通过微带线连接输入探针；所述偏置滤波电路通过在同向转换结构的短路面开孔，金丝键合连接至输出探针。2.根据权利要求1所述太赫兹加偏置平衡式二倍频结...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，李祥，骆祥，朱华利，张铁笛，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：