基於雪崩二極體高次倍頻得到太赫茲波的腔體的製作方法

2023-06-09 15:43:06

基於雪崩二極體高次倍頻得到太赫茲波的腔體的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於雪崩二極體高次倍頻得到太赫茲波的腔體。包括低通濾波電路、饋電同軸、倍頻腔體、短路調諧滑塊、雪崩二極體、特氟龍介質和饋電同軸內導體；倍頻腔體為矩形腔體，饋電同軸內貫穿饋電同軸內導體，饋電同軸的下端穿過倍頻腔體通過特氟龍介質後，饋電同軸內導體底面和低通濾波電路連接，饋電同軸內的饋電同軸內導體上端頂在雪崩二極體的頂部，短路調諧滑塊從倍頻腔體的長度方向插入，調節倍頻腔體的橫軸長度來匹配對應雪崩二極體的高次諧波。同軸輸入結構使外部的匹配網絡具有靈活性，根據不同雪崩二極體不同阻抗特性作相應調整；具有損耗低、結構簡潔、容易匹配；填充的特氟龍介質具有固定同軸內導體和促進雪崩二極體阻抗匹配。
【專利說明】基於雪崩二極體高次倍頻得到太赫茲波的腔體
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種太赫茲波的腔體，尤其是涉及一種基於雪崩二極體高次倍頻得到太赫茲波的腔體。
【背景技術】
[0002]太赫茲(THz)波是指頻率在0.1-1OTHz範圍內的電磁波，波長在3000?30 μ m，介於毫米波與紅外光之間，在電磁波頻譜中佔有很特殊的位置。太赫茲波不僅是宏觀經典理論向微觀量子理論的過渡區，也是電子學向光子學的過渡區，被稱為電磁波譜的「太赫茲空隙(THz gap)」。太赫茲科學技術是近20多年來新興的技術，儘管人類在THz的研究和認識方面已經取得了很大的進展，THz技術不但在基礎科學和實際應用中存在很大的價值。然而長期以來太赫茲波源的問題卻一直未得到很好的解決，設計出低價高效的太赫茲輻射源在太赫茲領域當中有極高的地位。
[0003]雪崩二極體在足夠強度射頻場作用下產生的雪崩電流波形尖銳，含有豐富的能夠達到毫米波頻段的高次諧波，提取相應次數的高次諧波便能實現太赫茲波頻段的高次倍頻；同時雪崩二極體在輸出諧波頻率的頻段也具有負阻特性，這種負阻特性有利於增大輸出諧波的能量，能夠有效的提高輸出諧波功率、降低倍頻損耗。在雪崩高次倍頻模式中，雪崩載流子的產生、倍增和輸運特性同樣遵循雪崩器件的物理工作機理。
[0004]雪崩二極體只有安置在合適的腔體結構中、並被適當地激勵才能工作在最佳狀態，來有效地提取高次諧波實現太赫茲波頻段的高次倍頻。整個雪崩高次倍頻組件的核心部分就是倍頻腔體的設計，倍頻電路中太赫茲波段的波導電路，同時為了調節雪崩倍頻二極體的工作狀態，充分挖掘雪崩倍頻管的倍頻潛能，還需要在倍頻電路中設計各種可調諧電路，包括微帶部分調諧電路以及腔體部分調諧電路。設計的難點是怎樣將這幾部分合理安排，同時提高功率放大器輸出端與雪崩倍頻二極體的阻抗匹配狀態，儘可能多的將激勵源信號加在雪崩倍頻二極體上，尋找整個倍頻模塊的最佳工作點，減少雪崩倍頻組件的倍頻損耗，以提聞其性能。

【發明內容】

[0005]為了克服【背景技術】中存在的問題，本發明的目的在於提供一種基於雪崩二極體高次倍頻得到太赫茲波的腔體。
[0006]本發明採用的技術方案是:
本發明包括低通濾波電路、饋電同軸、倍頻腔體、短路調諧滑塊、雪崩二極體、特氟龍介質和饋電同軸內導體；倍頻腔體為矩形腔體，饋電同軸內貫穿饋電同軸內導體，饋電同軸的下端穿過倍頻腔體通過特氟龍介質後，饋電同軸內導體底面和低通濾波電路連接，饋電同軸內的饋電同軸內導體上端頂在雪崩二極體的頂部，短路調諧滑塊從倍頻腔體的長度方向插入，調節倍頻腔體的橫軸長度來匹配對應雪崩二極體的高次諧波。
[0007]所述饋電同軸下端和低通濾波電路接觸處填充特氟龍介質，該介質固定饋電同軸內導體和匹配雪崩二極體阻抗，饋電同軸上端對接雪崩二極體，採用頂部饋電方式給雪崩二極體加載電信號。
[0008]所述低通濾波電路為多級電感和多級電容的並聯電路。
[0009]與【背景技術】相比，本發明具有的有益效果是:
1、同軸輸入結構使得外部的匹配網絡具有很大的靈活性，可以根據不同雪崩二極體不同阻抗特性作相應調整。
[0010]2、在於對雪崩二極體的饋電採用同軸頂部饋電方式，具有損耗低、結構簡潔、容易匹配等優點，同時同軸結構內部填充的特氟龍介質具有固定同軸內導體和促進雪崩二極體阻抗匹配的作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是整體結構的原理框圖。
[0012]圖2是雪崩二極體倍頻腔體結構簡圖。
[0013]圖3是雪崩二極體倍頻腔體剖面圖。
[0014]圖中:1、外部匹配電路，2、雪崩二極體倍頻腔體，3、低通濾波電路，4、饋電同軸，5、倍頻腔體，6、短路調諧滑塊，7、雪崩二極體，8、特氟龍介質，9、饋電同軸內導體。
[0015]【具體實施方式】
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0016]如圖1所示，本發明直流信號和射頻激勵信號通過外部匹配電路I再進入雪崩二極體倍頻腔體2，然後通過調節雪崩二極體倍頻腔體2提取合適的諧波，即對應頻率的太赫茲波。
[0017]如圖2、圖3所示，本發明包括低通濾波電路3、饋電同軸4、倍頻腔體5、短路調諧滑塊6、雪崩二極體7、特氟龍介質8和饋電同軸內導體9 ;倍頻腔體5為矩形腔體，饋電同軸4內貫穿饋電同軸內導體9，饋電同軸4的下端穿過倍頻腔體5通過特氟龍介質8後，饋電同軸內導體9底面和低通濾波電路3連接，饋電同軸4內的饋電同軸內導體9上端頂在雪崩二極體7的頂部，短路調諧滑塊6從倍頻腔體5的長度方向插入，調節倍頻腔體5的橫軸長度來匹配對應雪崩二極體的高次諧波，即所需頻率的太赫茲波。
[0018]所述饋電同軸4下端和低通濾波電路2接觸處填充特氟龍介質8，該介質固定饋電同軸內導體9和匹配雪崩二極體7阻抗，饋電同軸4上端對接雪崩二極體6，採用頂部饋電方式給雪崩二極體6加載電信號。
[0019]所述低通濾波電路3為多級電感和多級電容的並聯電路。
[0020]以下具體闡述本發明的實施方式:
首先，直流信號通過外部匹配電路I輸入到雪崩二極體倍頻腔體2，經過低通濾波電路3，通過饋電同軸4加載到雪崩二極體7，使得雪崩二極體7處於擊穿狀態。
[0021]然後，7.34GHz的射頻激勵源信號經由外部匹配電路I進入到雪崩二極體倍頻腔體2，經過低通濾波電路3，通過饋電同軸內導體9加載到雪崩二極體7，激勵雪崩二極體7進入振蕩狀態。
[0022]最後，調節短路調諧滑塊6，使得雪崩二極體7和倍頻腔體5達到諧振匹配，從而能提取到7.34GHz激勵源信號15次倍頻的諧波信號，得到對應IlOGHz的太赫茲波。
【權利要求】
1.一種基於雪崩二極體高次倍頻得到太赫茲波的腔體，其特徵在於:包括低通濾波電路(3)、饋電同軸(4)、倍頻腔體(5)、短路調諧滑塊(6)、雪崩二極體(7)、特氟龍介質(8)和饋電同軸內導體(9);倍頻腔體(5)為矩形腔體，饋電同軸(4)內貫穿饋電同軸內導體(9)，饋電同軸(4)的下端穿過倍頻腔體(5)通過特氟龍介質(8)後，饋電同軸內導體(9)底面和低通濾波電路(3)連接，饋電同軸(4)內的饋電同軸內導體(9)上端頂在雪崩二極體(7)的頂部，短路調諧滑塊(6)從倍頻腔體(5)的長度方向插入，調節倍頻腔體(5)的橫軸長度來匹配對應雪崩二極體的高次諧波，即所需頻率的太赫茲波。
2.根據權利要求1所述的一種基於雪崩二極體高次倍頻得到太赫茲波的腔體，其特徵在於:所述饋電同軸(4)下端和低通濾波電路(2)接觸處填充特氟龍介質(8)，該介質固定饋電同軸內導體(9)和匹配雪崩二極體7阻抗，饋電同軸(4)上端對接雪崩二極體(6)，採用頂部饋電方式給雪崩二極體(6 )加載電信號。
3.根據權利要求1所述的一種基於雪崩二極體高次倍頻得到太赫茲波的腔體，其特徵在於:所述低通濾波電路(3)為多級電感和多級電容的並聯電路。
【文檔編號】H03H7/01GK103825570SQ201410028807
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月22日 優先權日:2014年1月22日
【發明者】趙家奇, 朱忠博, 徐魁文, 張斌, 冉立新 申請人:浙江大學