用于太赫茲倍頻鏈的新型混合集成電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及太赫茲器件技術領域，尤其涉及一種用于太赫茲倍頻鏈的新型混合集成電路。
【背景技術】
[0002]太赫茲(THz)波從廣義上來講，是指頻率在0.1THz-lOTHz范圍內的電磁波，其中lTHz=1000GHz，也有人認為太赫茲頻率是指0.3THz-3THz范圍內的電磁波。THz波在電磁波頻譜中占有很特殊的位置，THz技術是國際科技界公認的一個非常重要的交叉前沿領域。
[0003]基于固態電子技術對太赫茲頻率源進行拓展是一種有效的方式。國外基于GaAs肖特基二極管的倍頻鏈路已經達到3.1THz，倍頻鏈路主要是基于2次倍頻和3次倍頻。無論是2次倍頻還是3次倍頻，都是做成一個模塊，然后通過標準法蘭進行連接。例如要實現從10GHz到400GHz的頻率拓展，需要先制作一個10GHz到200GHz的二倍頻模塊，然后制作一個200GHz到400GHz的二倍頻模塊，兩個模塊通過標準法蘭進行連接。
[0004]由于太赫茲頻段頻率高，對腔體的機加工精度要求極高，腔體的加工費用較為昂貴，加大了科研成本的支出，如能將兩個倍頻鏈路集中在一個電路上，則可以只加工一個腔體，提高了電路的集成度。這就需要采用新穎的電路設計方式來滿足低成本的頻率拓展需求。

【發明內容】

[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種用于太赫茲倍頻鏈的新型混合集成電路，所述混合集成電路可以獲得4次倍頻、6次倍頻和9次倍頻輸出，且集成度高，小型化程度高，可以獲得最大的功率輸出，工藝簡單。
[0006]為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是:一種用于太赫茲倍頻鏈的新型混合集成電路，其特征在于:包括第一石英基板，所述第一石英基板上的射頻輸入過度微帶線橫跨在射頻輸入波導上，射頻輸入過度微帶線的一端依次經第一傳輸微帶線、第一低通濾波器、輸入匹配微帶線以及第一 GaAs太赫茲倍頻二極管后與第二傳輸微帶線的一端連接，第二傳輸微帶線的另一端與第三傳輸微帶線的一端相對且保持間隙設置，第三傳輸微帶線的另一端依次經第二 GaAs太赫茲倍頻二極管、輸出匹配微帶線以及第四傳輸微帶線與射頻輸出過渡微帶線的一端連接，所述射頻輸出過渡微帶線橫跨在射頻輸出波導上，所述第一傳輸微帶線、第一低通濾波器、輸入匹配微帶線、第一 GaAs太赫茲倍頻二極管、第二傳輸微帶線、第三傳輸微帶線、第二 GaAs太赫茲倍頻二極管、輸出匹配微帶線、第四傳輸微帶線以及射頻輸出過渡微帶線位于所述第一石英基板上；
第二低頻濾波器位于第二石英基板上，第二低頻濾波器的一端通過第一金絲跳線與第三傳輸微帶線連接，第三低頻濾波器位于第三石英基板上，第三低頻濾波器的一端通過第二金絲跳線與第二傳輸微帶線連接。
[0007]進一步的技術方案在于:所述射頻輸入波導為矩陣波導。
[0008]進一步的技術方案在于:所述第一低通濾波器為5階或7階高低阻抗微帶線，用于將輸入的射頻信號最大的傳輸至二極管處，同時阻止射頻信號的2次諧波和4次諧波信號向輸入端反饋。
[0009]進一步的技術方案在于:所述第一 GaAs太赫茲倍頻二極管包括四個肖特基二極管，分為兩組，每組包含兩個肖特基二極管，每組中的兩個肖特基二極管串聯連接，一組中的二極管的陽極與另一組中的二極管的陽極連接，一組中的二極管的陰極以及另一組中的二極管的陰極與接地端連接，所述兩組二極管的陽極分別與輸入射頻匹配微帶線的一端以及第二傳輸微帶線的一端連接。
[0010]進一步的技術方案在于:所述肖特基二極管的外延層摻雜濃度為2el7cm3，陽極圓形直徑為6微米，結電容為30 fF到40fF，電阻為2歐姆到3歐姆。
[0011]進一步的技術方案在于:第二傳輸微帶線與第三傳輸微帶線之間的間隙的距離為I微米-3微米。
[0012]進一步的技術方案在于:所述第二 GaAs太赫茲倍頻二極管包括兩個并聯連接的肖特基二極管，所述肖特基二極管的陰極接地，陽極分別與第三傳輸微帶線的一端以及輸出匹配微帶線的一端連接。
[0013]進一步的技術方案在于:所述肖特基二極管的外延層摻雜濃度為2el7cm3，陽極圓形直徑為2微米，結電容為10fF，電阻為5歐姆到8歐姆。
[0014]進一步的技術方案在于:所述第二低通濾波器和第三低通濾波器為5階或7階高低阻抗微帶線或工字型濾波器。
[0015]進一步的技術方案在于:所述第二低通濾波器和第三低通濾波器的另一端分別通過特征阻抗為50歐姆的微帶傳輸線與SMA接頭連接。
[0016]采用上述技術方案所產生的有益效果在于:在一個石英基板上集成2個GaAs太赫茲倍頻二極管，相當于將兩個倍頻模塊集成為一個模塊，集成度高，模塊小型化；石英基板上倒裝焊接的兩個GaAs太赫茲倍頻二極管，可以分別加偏置電壓，調節二極管的工作點，從而獲得最大的功率輸出；GaAs太赫茲倍頻二極管采用倒裝焊接工藝，工藝較為簡單。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的電路結構示意圖；
其中:101、射頻輸入波導102、第一石英基板103、射頻輸入過度微帶線104、第一傳輸微帶線105、第一低通濾波器106、輸入匹配微帶線107、第一 GaAs太赫茲倍頻二極管108、第二傳輸微帶線109、第二 GaAs太赫茲倍頻二極管110、輸出匹配微帶線111、第四傳輸微帶線112、射頻輸出過渡微帶線113、射頻輸出波導114、第三傳輸微帶線115、第二低頻濾波器116、第三低頻濾波器117、第一金絲跳線118、第二金絲跳線119、第二石英基板120、第三石英基板。
【具體實施方式】
[0018]下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0019]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0020]如圖1所示，本發明公開了一種用于太赫茲倍頻鏈的新型混合集成電路，包括第一石英基板102，所述第一石英基板102上的射頻輸入過度微帶線103橫跨在射頻輸入波導101上，射頻輸入過度微帶線103的一端依次經第一傳輸微帶線104、第一低通濾波器105、輸入匹配微帶線106以及第一 GaAs太赫茲倍頻二極管107后與第二傳輸微帶線108的一端連接，第二傳輸微帶線108的另一端與第三傳輸微帶線114的一端相對且保持間隙設置；第三傳輸微帶線114的另一端依次經第二 GaAs太赫茲倍頻二極管109、輸出匹配微帶線110以及第四傳輸微帶線111與射頻輸出過渡微帶線112的一端連接，所述射頻輸出過渡微帶線112橫跨在射頻輸出波導113上。
[0021]所述第一傳輸微帶線104、第一低通濾波器105、輸入匹配微帶線106、第一 GaAs太赫茲倍頻二極管107、第二傳輸微帶線108、第三傳輸微帶線114、第二 GaAs太赫茲倍頻二極管109、輸出匹配微帶線110、第四傳輸微帶線111以及射頻輸出過渡微帶線112位于所述第一石英基板102上；第二低頻濾波器115位于第二石英基板119上，第二低頻濾波器115的一端通過第一金絲跳線117與第三傳輸微帶線114連接，第三低頻濾波器116位于第三石英基板120上，第三低頻濾波器116的一端通過第二金絲跳線118與第二傳輸微帶線108連接。
[0022]為了更好的說明本發明，以10GHz輸入，400GHz作為輸出頻率為例對本發明的【具體實施方式】加以說明。
[0023]射頻輸入波導101 (此處為WM-2032矩形波導，a和b分別為2032微米和1016微米)引入10GHz射頻信號，射頻輸入過度微帶線103把射頻信號從輸入波導中引入到石英電路進行傳輸，第一傳輸微帶線104為石英電路微帶線，第一低通濾波器105可以為5階或7階高低阻抗微帶線，第一低通濾波器105的作用是將輸入的射頻信號最大的傳輸至二極管處，同時阻止射頻信號的2次諧波(200GHz)和4次諧波信號(400GHz)向輸入端反饋。
[0024]輸入匹配微帶線106的作用是將輸入射頻信號阻抗跟二極管的阻