[发明专利]可调式的太赫兹小型化多功能集成射频前端

说明书

本发明公开了可调式的太赫兹小型化多功能集成射频前端，由集成在同一金属腔体的混频器本振驱动源电路、耦合器电路、分谐波混频器电路以及太赫兹腔体滤波器电路四部分组成，其中，本振驱动信号由所述混频器本振驱动源电路进行倍频，倍频后的信号进入耦合器电路进行耦合输出，为分谐波混频器电路提供本振驱动；分谐波混频器电路混频产生的射频信号经由太赫兹腔体滤波器电路输出。本发明在太赫兹频段将混频器、倍频器、滤波器集成在同一个腔体内，并在倍频器的输出端集成太赫兹耦合器电路，从而引出调试端口，方便对倍频器的输出功率进行调试，保证混频器得到合适的驱动功率。

技术领域

本发明涉及太赫兹技术领域，具体涉及可调式的太赫兹小型化多功能集成射频前端。

背景技术

太赫兹(THz)科学技术是近二十年来迅速发展的一个新兴交叉学科和研究热点，它是电磁频谱家族中的重要成员，介于红外光波和微波之间，长波段与毫米波亚毫米波相重合，短波段与红外线相重合，其基础理论、研究方法和技术也与微波、光波两个学科领域相互衔接和兼容，具有很高的知识密集性和技术密集性。太赫兹频段覆盖电磁频谱的0.1THz～10THz频率范围，是一个蕴含着丰富物理内涵的宽频段电磁辐射区域。长期以来，由于缺乏有效的太赫兹源和检测方法，形成了电磁波谱中的太赫兹应用“空隙”。

无线通信正面临有限频谱资源和迅速增长的高速业务需求的矛盾，而太赫兹波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，具有丰富的频谱资源。太赫兹无线通信具有上百Gbps以上数据传输能力，适中的波束宽度，有效穿透等离子体壳层等优点，除了能满足地面短距离大容量通信需求外，还能用于空间通信等方面，发展太赫兹无线通信技术具有重要的实际应用价值和广阔的应用前景。同时，针对卫星高速数据传输的需求，现在技术发展方向主要集中在激光通信和高频微波通信两个方面。但激光通信容易受到传输环境影响，并且只能进行直线通信的条件限制，在应用范围方面受到限制。因此，为了支撑遥感卫星、通信卫星系统的建设和应用，基于太赫兹波段的超高速无线通信技术是一个更好的技术发展方向。

实现固态太赫兹应用系统的前提，首先需要研究高性能太赫兹接收前端系统。目前所研究的基于半导体技术的固态太赫兹电路多为单一器件，仅能实现倍频、混频、滤波、耦合、放大等等单一功能，并在单一器件的基础上进行级联或并联来实现太赫兹系统链路。设计中每个单独器件需要一个基片和腔体来承载电路，每个电路需要单独设计和加工，设计加工复杂度比较大且周期较长，需要多个介质基板和腔体，且体积较大。这样设计加工比较复杂、成本高且具有不必要的内部传输损耗。在太赫兹频段，单个功能模块的体积多为20mm*20mm*20mm量级，为了达到所需要的功能，现有技术多为多种模块直接级联，其体积就会成倍增加，如图1所示。

目前在太赫兹接收机系统中，已有将混频器和倍频器级联在同一个腔体的方案，但是这种方案混频器的本振驱动功率也就是倍频器的输出功率无法进行测量，就会面临无法保证合适的本振驱动功率的问题，无法保证整体电路的性能。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的技术问题，本发明提供了可调式的太赫兹小型化多功能集成射频前端，本发明在太赫兹频段将混频器、倍频器、滤波器集成在同一个腔体内，实现了单边带信号传输的功能，并在倍频器的输出端集成太赫兹耦合器电路，从而引出调试端口，方便对倍频器的输出功率进行调试，保证混频器得到合适的驱动功率。

本发明通过下述技术方案实现：

可调式的太赫兹小型化多功能集成射频前端，由集成在同一金属腔体的混频器本振驱动源电路、耦合器电路、分谐波混频器电路以及太赫兹腔体滤波器电路四部分组成，其中，本振驱动信号由所述混频器本振驱动源电路进行倍频，倍频后的信号进入耦合器电路进行耦合输出，为分谐波混频器电路提供本振驱动；分谐波混频器电路混频产生的射频信号经由太赫兹腔体滤波器电路输出。