[发明专利]一种太赫兹D波段四次谐波混频器

说明书

一种太赫兹D波段四次谐波混频器，属于太赫兹变频器件技术领域，解决如何设计一种低损耗、平面结构的太赫兹D波段四次谐波混频器的问题，射频四分之一波长耦合线位于射频输入端，其后依次连接射频输入匹配电路、反向并联肖特基二极管对、本振中频输出匹配电路、低通滤波器和输出双工器；射频输入匹配电路以及本振中频输出匹配电路分别由两段或者多段微带传输线串联构成；本发明提供的太赫兹D波段四次谐波混频器，具有插入损耗低、能显著降低本振频率的优点，由于该混频器是平面结构，便于直接与其他射频电路直接平面集成，降低了系统复杂度及成本。

技术领域

本发明属于太赫兹变频器件技术领域，涉及一种太赫兹D波段四次谐波混频器。

背景技术

随着现代通信/雷达技术的发展，微波频段的频谱资源越来越难以满足人们日益增长的带宽需求，因此越来越多的应用寻求向毫米波高端及太赫兹频段发展。太赫兹波段(频率＞0.1THz)由于频率高，频谱资源极其丰富，例如D波段(110-170GHz)的频谱覆盖带宽达60GHz，仅仅一个波段的频谱资源就超过了整个微波频段。

太赫兹波段的器件对材料工艺、设计方法以及测试平台等都有较高的要求，此外也由于目前太赫兹频段明确的商业应用较少或规模有限，太赫兹波段商用器件的种类及厂家相对都较少，器件的系列也不全，这给太赫兹波段系统应用研究带来了一定的困难。

混频器是太赫兹收发系统的核心器件之一，通过混频器可以将低频段的信号上变频到太赫兹波段并发射出去，也可以将太赫兹信号下变频到中频频段进行信息的分析处理。谐波混频器是混频器的一种，采用本振信号的谐波进行混频，可以有效的降低对本振频率的要求，显著降低系统复杂程度及成本。

对于太赫兹波段谐波混频技术，国内外公开报道的一般都采用基于波导或腔体的立体三维结构电路。

公开日期为2012年的文献《110-170GHz Sub-Harmonic Mixer Based onSchottky Barrier Diodes》(Wang Cheng,Deng Xianjin,Miao Li,Yan jun.ICMMT)报道了一种基于波导及悬置微带线的二次谐波混频器，射频频率覆盖110-170GHz。公开日期为2014年的文献《A 340GHz Sub-Harmonic Mixer Based on Planar Schottky Diodes》(LiMiao,Jun Jiang,Cheng Wang等.IRMMW-THz)报道了一种340GHz基于波导及悬置微带线的二次谐波混频器，典型单边带损耗为11dB。公开日期为2013年的文献《Design of 220GHzand 425GHz TMIC Membrane Sub-Harmonic Mixers》(Bo Zhang,Yong Fan,Zhe Chen等.UCMMT)报道了一种基于波导及悬置微带线，TMIC工艺的二次谐波混频器，分别设计了200GHz以及425GHz两款倍频器。公开日期为2015年的文献《A 340GHz MMIC 4×Sub-harmonic Mixer Using Silicon-based Schottky Barrier Diodes》(Chao Liu,Qiang Liand Yong-Zhong Xiong.Micromachines)报道了一种Si基四次谐波混频器芯片，变频损耗40-44dB。

由此可知，采用Si基工艺设计的谐波混频器，但变频损耗较高；已报道的谐波混频器大多采用波导及腔体结构，传输线采用悬置微带线来提高电路Q值和降低寄生参数影响，但是这种结构无法实现平面集成，增加了系统的复杂程度。

发明内容

本发明的目的在于如何设计一种低损耗、平面结构的太赫兹D波段四次谐波混频器。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：