基于碳纳米管肖特基二极管的单平衡混频器电路制造技术

本发明专利技术提供了一种基于碳纳米管肖特基二极管的单平衡混频器电路，包括如下结构：碳纳米管肖特基二极管一端与180

【技术实现步骤摘要】
基于碳纳米管肖特基二极管的单平衡混频器电路


[0001]本专利技术具体涉及一种基于碳纳米管肖特基二极管的单平衡混频器电路，属于半导体集成


技术介绍

[0002]半导体型碳纳米管具有高载流子迁移率、极低的本征电容、超高热导率、优异的抗辐照特性、易于三维异质集成等一系列优点，基于碳纳米管材料的肖特基二极管器件具有极小的寄生电容及高的截止频率。毫米波与太赫兹射频前端在5G/6G通信，雷达探测，太赫兹成像等领域具有重要的应用价值。然而，由于毫米波与太赫兹系统的工作频段比较高，对接收机中的下变频电路提出极高的要求，单平衡混频器电路作为毫米波与太赫兹射频前端频谱搬移模块的重要解决方案，需要采用具有高截止频率的半导体器件及细致的射频电路设计以获取优异的变频性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，基于具有高截止频率的碳纳米管肖特基二极管器件设计并开发具有低变频损耗的单平衡混频器电路，在石英基板上实现低损耗的180
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混合结结构，在片上集成的RC滤波器，拓展碳基集成电路在毫米波与太赫兹射频前端领域的应用潜力。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用以下的技术方案。
[0005]一种基于碳纳米管肖特基二极管的单平衡混频器电路，包括：碳纳米管肖特基二极管、180
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混合结结构、射频输入阻抗匹配网络、本振输入阻抗匹配网络、薄膜电阻、平板电容、扇形开路线结构、1/4波长高阻抗微带线、空气桥、射频输入端口、中频输出线路；所述基于碳纳米管肖特基二极管的单平衡混频器电路包含两个碳纳米管肖特基二极管器件；所述碳纳米管肖特基二极管器件一端与所述180
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混合结结构相连，一端与所述扇形开路线结构相连；所述射频输入阻抗匹配网络位于射频输入端口与180
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混合结之间；所述本振输入阻抗匹配网络位于本振输入端口与180
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混合结之间；所述扇形开路线结构位于碳纳米管肖特基二极管器件与1/4波长高阻抗微带线之间；所述1/4波长高阻抗微带线位于扇形开路线结构与空气桥之间；所述空气桥横跨在射频输入阻抗匹配网络之上；所述薄膜电阻串联连接在中频输出线路上；所述平板电容并联连接在所述中频输出线路上。
[0006]其中，所述碳纳米管肖特基二极管的有源层为半导体型碳纳米管，其排列方式包括随机排列碳纳米管网络与定向排列碳纳米管阵列。
[0007]其中，所述两个碳纳米管肖特基二极管器件为两个相同的碳纳米管肖特基二极管器件，且所述碳纳米管肖特基二极管器件与所述180
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混合结相连的电极不同，其中一个所述碳纳米管肖特基二极管的阴极与所述180
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混合结相连，另一个所述碳纳米管肖特基二极管的阳极与所述180
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混合结相连。
[0008]其中，所述两个碳纳米管肖特基二极管器件工作在零偏置电压下。
[0009]其中，所述180
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混合结为基于微带线单元的结构，在工作频段内的特征阻抗在70
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80欧姆之间。
[0010]其中，所述扇形开路线结构与1/4波长高阻抗微带线均为基于微带线单元的结构，所述扇形开路线结构采用扇形设计，所述1/4波长高阻抗微带线在工作频段内的特征阻抗为100欧姆。
[0011]其中，所述射频输入阻抗匹配网络和所述本振输入阻抗匹配网络为基于微带线单元的结构。
[0012]其中，所述薄膜电阻的材料采用氮化钽、钽、镍铬中的一种。
[0013]其中，所述平板电容的介质材料采用氧化铝。
[0014]其中，构成所述基于微带线技术的180
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混合结结构、射频输入阻抗匹配网络、本振输入阻抗匹配网络、扇形开路线结构、1/4波长高阻抗微带线的金属材料包括但不限于金、铜、铝中的一种。
[0015]任一前述的基于碳纳米管肖特基二极管单平衡混频器电路还包括：石英基板，用于承载所述碳纳米管肖特基二极管、180
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混合结结构、射频输入阻抗匹配网络、本振输入阻抗匹配网络、薄膜电阻、平板电容、扇形开路线结构、1/4波长高阻抗微带线、空气桥、射频输入端口、中频输出线路。
[0016]其中，所述石英基板的厚度小于或等于100微米，所述石英基板的背面设置有背金结构。
[0017]本专利技术的优点和技术效果如下：
[0018]本专利技术基于碳纳米管肖特基二极管的单平衡混频器电路，采用具有高截止频率的碳纳米管肖特基二极管器件作为核心器件提供非线性特性，实现低变频损耗的单平衡混频电路；基于微带线技术设计低损耗的180
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混合结结构，用于实现射频信号的同相分配和本振信号的差分分配；基于微带线技术设计扇形开路线结构和1/4波长高阻抗微带线，构成高频扼流结构，用于传输中频信号，抑制高频信号泄漏到中频输出端口，同时实现了小型化混频器的设计。此外，本专利技术选择在石英基板上加工碳纳米管肖特基二极管器件及单平衡混频器电路，降低了无源器件的传输损耗和碳纳米管肖特基二极管器件的寄生电容，从而提高了单平衡混频器电路的变频性能。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。
[0020]图1为本专利技术提供的一种基于碳纳米管肖特基二极管的单平衡混频器电路的结构示意图。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0022]本实施例具体描述本专利技术所提供的一种基于碳纳米管肖特基二极管的单平衡混频器电路。
[0023]图1为本专利技术所提供的一种碳纳米管肖特基二极管单平衡混频器电路的示意图，所述单平衡混频器的示意图包括碳纳米管肖特基二极管器件101、碳纳米管肖特基二极管器件102、180
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混合结结构103、射频输入阻抗匹配网络104、本振输入阻抗匹配网络105、扇形开路线结构106，扇形开路线结构107，1/4波长高阻抗微带线108,1/4波长高阻抗微带线109，空气桥110，薄膜电阻111，平板电容112。
[0024]所述碳纳米管肖特基二极管器件101位于180
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混合结结构103与扇形开路线结构106之间；所述碳纳米管肖特基二极管器件102位于180
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混合结结构103与扇形开路线结构107之间；所述射频输入阻抗匹配网络104位于射频输入端口113与180
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混合结结构103之间；所述本振输入阻抗匹配网络105位于本振信号输入端口115与180
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混合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碳纳米管肖特基二极管的单平衡混频器电路，其特征在于，所述单平衡混频器电路包括碳纳米管肖特基二极管、180
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混合结结构、射频输入阻抗匹配网络、本振输入阻抗匹配网络、薄膜电阻、平板电容、扇形开路线结构、1/4波长高阻抗微带线、空气桥、射频输入端口、中频输出线路；所述基于碳纳米管肖特基二极管的单平衡混频器电路包含两个碳纳米管肖特基二极管器件，所述碳纳米管肖特基二极管器件一端与所述180
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混合结结构相连，一端与所述扇形开路线结构相连；所述射频输入阻抗匹配网络位于射频输入端口与180
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混合结结构之间；所述本振输入阻抗匹配网络位于本振输入端口与180
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混合结结构之间；所述扇形开路线结构位于碳纳米管肖特基二极管器件与1/4波长高阻抗微带线之间；所述1/4波长高阻抗微带线位于扇形开路线结构与空气桥之间；所述空气桥横跨在射频输入阻抗匹配网络之上；所述薄膜电阻串联连接在中频输出线路上；所述平板电容并联连接在所述中频输出线路上。2.根据权利要求1所述的基于碳纳米管肖特基二极管的单平衡混频器电路，其特征在于，所述碳纳米管肖特基二极管的有源层为半导体型碳纳米管，其排列方式包括随机排列碳纳米管网络与定向排列碳纳米管阵列。3.根据权利要求1所述的基于碳纳米管肖特基二极管的单平衡混频器电路，其特征在于，所述两个碳纳米管肖特基二极管器件为两个相同的碳纳米管肖特基二极管器件，且所述碳纳米管肖特基二极管器件与所述180
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混合结结构相连的电极不同，其中一个所述碳纳米管肖特基二极管的阴极与所述180
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混合结结构相连，另一个所述碳纳米管肖特基二极管的阳极与所述180
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混合结结构相连。4.根据权利要求3所述的基于碳纳米管肖特基二极管单平衡混频器电路，其特征在于，所述两个碳纳米管肖特基二极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏庆贞，刘洪刚，张志勇，彭练矛，
申请(专利权)人：北京元芯碳基集成电路研究院北京华碳元芯电子科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：