CN107017902B - 基于MEMS工艺的220GHz接收机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于MEMS工艺的220GHz接收机，涉及太赫兹技术领域。所述接收机包括通过MEMS工艺制作的Si基镀金盒体和位于所述盒体内的接收机电路，所述Si基镀金盒体包括位于内侧的Si壳体和位于Si壳体外侧的金属镀层。所述接收机的盒体为采用MEMS工艺实现的Si盒体，通过镀金实现和金属相同的功能，质量轻，大大降低了接收机的重量，且采用MEMS工艺，系统集成度更高。

Description

基于MEMS工艺的220GHz接收机
技术领域
本发明涉及太赫兹技术领域，尤其涉及一种基于MEMS工艺的220GHz接收机。
背景技术
太赫兹（THz）波从广义上来讲，是指频率在 0.1-10THz范围内的电磁波，其中1THz=1000GHz，也有人认为太赫兹频率是指0.3THz-3THz范围内的电磁波。THz波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，THz技术是国际科技界公认的一个非常重要的交叉前沿领域。
在太赫兹的低端频率范围内，有几个频率范围是处于大气窗口频段的，包括94GHz、140GHz、220GHz、340GHz，这几个频段由于在大气传输中损耗较低，在人体安检、高速无线通信等领域具有潜在的应用前景，受到了广泛的关注。在众多应用中，都离不开对相关频段的接收处理。本发明以220GHz接收机为例进行说明。目前经常使用GaAs基反向并联肖特基二极管实现对射频信号的混频，在220GHz，常采用的是分谐波混频，这样可以降低对本振频率的要求。也就是采用110GHz的源作为220GHz的本振，一般本振需要几个mW就可以满足混频器的驱动功率需求。本阵一般采用Ka波段的信号源驱动Ka波段的功率放大器，放大器驱动一个三次倍频器，实现220GHz的本阵。在目前的接收机中，无论是实现本阵功能的三次倍频器和实现混频的混频电路，其外围腔体都是由金属构成，采用的腔体一般为黄铜腔体。由金属构成的腔体其重量比较重，且由于受到机加工工艺的限制，集成度不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种质量轻、集成度高的220GHz接收机。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于MEMS工艺的220GHz接收机，其特征在于：包括通过MEMS工艺制作的Si基镀金盒体和位于所述盒体内的接收机电路，所述Si基镀金盒体包括位于内侧的Si壳体和位于Si壳体外侧的金属镀层。
进一步的技术方案在于：所述接收机电路包括220GHz分谐波混频电路、Ka波段信号源、Ka波段功率放大器以及110GHz三次倍频本振电路，所述Ka波段信号源的信号输出端与所述Ka波段功率放大器的信号输入端连接，所述Ka波段信号源用于产生Ka波段的信号；所述Ka波段功率放大器的信号输出端与所述110GHz三次倍频本振电路的信号输入端连接，所述Ka波段功率放大器用于对Ka波段信号源输出的信号进行放大处理；所述110GHz三次倍频本振电路的信号输出端与所述220GHz分谐波混频电路的本振信号输入端连接，所述110GHz三次倍频本振电路用于在Ka波段功率放大器的驱动下输出分谐波混频的本振信号；所述220GHz分谐波混频电路的一个输入端接收射频信号；射频信号和本振信号在所述220GHz分谐波混频电路的混频作用下，将中频信号输出端至中频输出端。
进一步的技术方案在于：所述接收机电路还包括位于所述盒体外的表面平面接收天线，所述表面平面接收天线的信号输出端与所述220GHz分谐波混频电路的一个信号输出端连接，所述表面平面接收天线用于汇聚空间中的射频信号。
进一步的技术方案在于：所述接收天线汇聚的射频信号通过WR8波导进入所述分谐波混频电路。
进一步的技术方案在于：所述220GHz分谐波混频电路的中频信号输出端连接有标准的SMA接头。
进一步的技术方案在于：所述三次倍频本振电路包括4管芯反向串联倍频肖特基二极管，其中每两个管芯分为一组形成一个管芯串，每个管芯串中的两个管芯串联连接，两个管芯串之间并联连接。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述接收机的盒体为采用MEMS工艺实现的Si盒体，通过镀金实现和金属相同的功能，质量轻，大大降低了接收机的重量，且采用MEMS工艺，系统集成度更高。
附图说明
图1是本发明实施例所述接收机中盒体的剖视结构示意图；
图2是本发明实施例所述接收机中接收机电路的原理框图；
图3是本发明实施例所述接收机中接收机电路的结构示意图；
其中：1、Si基镀金盒体11、Si壳体12、金属镀层2、220GHz分谐波混频电路3、Ka波段信号源4、Ka波段功率放大器5、110GHz三次倍频本振电路6、表面平面接收天线。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本发明实施例公开了一种基于MEMS工艺的220GHz接收机，包括通过MEMS工艺制作的Si基镀金盒体1和位于所述盒体内的接收机电路。所述Si基镀金盒体1包括位于内侧的Si壳体11和位于Si壳体11外侧的金属镀层12。
所述盒体由MEMS工艺实现，制作盒体的过程中，分成上下两部分进行制作，同时需要对盒体所有的外围进行镀金，然后进行粘合。
所述接收机的盒体为采用MEMS工艺实现的Si盒体，通过镀金实现和金属相同的功能，质量轻，大大降低了接收机的重量，且采用MEMS工艺，系统集成度更高。
如图2-3所示，所述接收机电路包括220GHz分谐波混频电路2、Ka波段信号源3、Ka波段功率放大器4以及110GHz三次倍频本振电路5。所述Ka波段信号源3的信号输出端与所述Ka波段功率放大器4的信号输入端连接，所述Ka波段信号源3用于产生Ka波段的信号；所述Ka波段功率放大器4的信号输出端与所述110GHz三次倍频本振电路5的信号输入端连接，所述Ka波段功率放大器4用于对Ka波段信号源3输出的信号进行放大处理；所述110GHz三次倍频本振电路5的信号输出端与所述220GHz分谐波混频电路2的本振信号输入端连接，所述110GHz三次倍频本振电路5用于在Ka波段功率放大器4的驱动下输出分谐波混频的本振信号；所述220GHz分谐波混频电路2的一个输入端接收射频信号；射频信号和本振信号在所述220GHz分谐波混频电路2的混频作用下，将中频信号输出端至中频输出端。
如图2所示，所述接收机电路还包括位于所述盒体外的表面平面接收天线6，所述表面平面接收天线6的信号输出端与所述220GHz分谐波混频电路2的一个信号输出端连接，所述表面平面接收天线6用于汇聚空间中的射频信号。所述接收天线汇聚的射频信号通过WR8波导进入所述分谐波混频电路。
为了方便的将接收的信号传输给其它装置，所述220GHz分谐波混频电路2的中频信号输出端连接有标准的SMA接头。
此外，本发明中所述分谐波混频电路由石英电路构成，反向串联肖特基二极管倒装焊接在石英电路上。所述分谐波混频电路的本振由所述三次倍频电路提供，所述三次倍频电路由Ka波段的信号源引入信号，经过Ka波段功率放大器进行功率放到到200mW量级，驱动四个肖特基二极管构成的三次倍频电路，获得分谐波混频的本振，混频出来的中频信号输出至中频输出端。

Claims (6)

1.一种基于MEMS工艺的220GHz接收机，其特征在于：包括通过MEMS工艺制作的Si基镀金盒体(1)和位于所述盒体内的接收机电路，所述Si基镀金盒体(1)包括位于内侧的Si壳体(11)和位于Si壳体(11)外侧的金属镀层(12)；所述接收机电路还包括位于所述盒体外的表面平面接收天线(6)。
2.如权利要求1所述的基于MEMS工艺的220GHz接收机，其特征在于：所述接收机电路包括220GHz分谐波混频电路(2)、Ka波段信号源(3)、Ka波段功率放大器(4)以及110GHz三次倍频本振电路(5)，所述Ka波段信号源(3)的信号输出端与所述Ka波段功率放大器(4)的信号输入端连接，所述Ka波段信号源(3)用于产生Ka波段的信号；所述Ka波段功率放大器(4)的信号输出端与所述110GHz三次倍频本振电路(5)的信号输入端连接，所述Ka波段功率放大器(4)用于对Ka波段信号源(3)输出的信号进行放大处理；所述110GHz三次倍频本振电路(5)的信号输出端与所述220GHz分谐波混频电路(2)的本振信号输入端连接，所述110GHz三次倍频本振电路(5)用于在Ka波段功率放大器(4)的驱动下输出分谐波混频的本振信号；所述220GHz分谐波混频电路(2)的一个输入端接收射频信号；射频信号和本振信号在所述220GHz分谐波混频电路(2)的混频作用下，将中频信号输出端至中频输出端。
3.如权利要求2所述的基于MEMS工艺的220GHz接收机，其特征在于：所述接收机电路还包括位于所述盒体外的表面平面接收天线(6)，所述表面平面接收天线(6)的信号输出端与所述220GHz分谐波混频电路(2)的一个信号输入端连接，所述表面平面接收天线(6)用于汇聚空间中的射频信号。
4.如权利要求3所述的基于MEMS工艺的220GHz接收机，其特征在于：所述接收天线汇聚的射频信号通过WR8波导进入所述分谐波混频电路。
5.如权利要求2所述的基于MEMS工艺的220GHz接收机，其特征在于：所述220GHz分谐波混频电路(2)的中频信号输出端连接有标准的SMA接头。
6.如权利要求2所述的基于MEMS工艺的220GHz接收机，其特征在于：所述三次倍频本振电路包括4管芯反向串联倍频肖特基二极管，其中每两个管芯分为一组形成一个管芯串，每个管芯串中的两个管芯串联连接，两个管芯串之间并联连接。
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