CN107329347B - 一种辐射功率增强型小型化太赫兹源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太赫兹通信和探测领域，公开了一种加载了低通滤波偏压电路和高阻介质透镜的辐射功率增强型小型化太赫兹源。本发明实施例包括共振隧穿二极管(RTD)、共面带线低通滤波器、片上天线及高阻介质透镜。其中，共面带线低通滤波器、片上天线与RTD共用同一电极，高阻介质透镜紧密粘贴于RTD基体下表面。共面带线低通滤波器作为偏压电路，用于给RTD提供直流偏压；RTD作为振荡源，用于产生太赫兹波；片上天线作为辐射单元，用于辐射太赫兹波；高阻介质透镜用于汇聚能量，提高天线增益。本发明能够增强RTD太赫兹源的辐射功率，在超高速无线通信和太赫兹探测领域具有重要应用价值。

Description

一种辐射功率增强型小型化太赫兹源
技术领域
本发明涉及太赫兹通信和探测领域，尤其涉及一种加载了低通滤波偏压电路和高阻介质透镜的辐射功率增强型共振隧穿二极管RTD太赫兹源。
背景技术
太赫兹波是指频率在0.1-10THz内的电磁波，频率为1THz的光子能量为0.004eV，许多分子的振动和转动能级处于太赫兹频段。由于太赫兹波具有高频、低能性、透射性和光谱分辨性，其在室内短距离高速通信、星间高速通信、太赫兹探测、成像等领域具有重要应用前景，吸引了大批科研工作者对其进行深入的研究。
目前基于光学效应的太赫兹参量源和光泵浦太赫兹激光器需要工作在低温下，使用不方便。基于电子学的电真空太赫兹源需要高压源，体积比较大，同样面临应用难题。
而基于RTD的太赫兹源是一种小型化太赫兹源，具有易于集成，工作于室温，能够进行直接调制且调制速率高等优势。但是，目前该类型的太赫兹源的问题是辐射功率比较低。发明人在研究基于RTD的太赫兹源的过程中发现：通过引入低通滤波偏压电路和提高天线增益可以相应地提高太赫兹源的辐射功率。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述太赫兹源辐射功率不高的问题，提供了一种加载了低通滤波偏压电路和高阻介质透镜的RTD太赫兹源。
本发明所采用的技术方案如下：
一种辐射功率增强型小型化太赫兹源，包括共面带线低通滤波器1、片上天线2、共振隧穿二极管3和高阻介质透镜5；
所述的共面带线低通滤波器1与共振隧穿二极管3结合组成振荡器；共面带线低通滤波器1用于给共振隧穿二极管3提供直流偏压，还用于反射共振隧穿二极管3产生的太赫兹波；共振隧穿二极管3用于在直流偏压的作用下产生太赫兹波；片上天线2用于辐射共振隧穿二极管3产生的太赫兹波；高阻介质透镜5用于汇聚能量，提高片上天线2的增益。
其中，所述片上天线2为领结型贴片天线，通过改变片上天线2的尺寸辐射不同频率的太赫兹波。
其中，共面带线低通滤波器1、共振隧穿二极管3和片上天线2共用电极，且高阻介质透镜5位于共振隧穿二极管3的基体4下表面。
其中，高阻介质透镜5采用高阻抗低损耗材料，介电常数与共振隧穿二极管3中基体4的介电常数相同。
其中，所述高阻介质透镜5的形状为半球、超半球、椭球或子弹头型，通过改变高阻介质透镜5的半径和长度实现对不同频率太赫兹波的汇聚。
本发明与背景技术相比的优点为：
(1)本发明一种小型化太赫兹源，具有易于集成，工作于室温，能够进行直接调制且调制速率高等优势。
(2)通过引入低通滤波偏压电路和提高天线增益相应地提高了太赫兹源的辐射功率。
附图说明
图1为本发明实施例的正视图；
图2为本发明实施例的侧视图。
具体实施方式
本发明实施例的具体实施方式可以参考图1所示的正视图和图2所示的侧视图。详见下文描述：
参阅图1，本发明实施例包括共面带线低通滤波器1，片上天线2，共振隧穿二极管RTD 3及高阻介质透镜5；共面带线低通滤波器1、共振隧穿二极管3和片上天线2共用电极，且高阻介质透镜5位于共振隧穿二极管(RTD)3的基体4下表面。
所述的共面带线低通滤波器1与共振隧穿二极管3结合组成振荡器；共面带线低通滤波器1用于给共振隧穿二极管3提供直流偏压，还用于反射共振隧穿二极管3产生的太赫兹波；共振隧穿二极管3用于在直流偏压的作用下产生太赫兹波；片上天线2用于辐射共振隧穿二极管3产生的太赫兹波；高阻介质透镜5用于汇聚能量，提高片上天线2的增益。
所述片上天线2为领结型贴片天线或其它形状贴片天线，通过改变片上天线2的尺寸辐射不同频率的太赫兹波；高阻介质透镜5采用高阻抗低损耗材料，介电常数与共振隧穿二极管3中基体的介电常数相同或接近；高阻介质透镜5的形状为半球、超半球、椭球或子弹头型，通过改变高阻介质透镜5的半径和长度实现对不同频率太赫兹波的汇聚。
其中，共面带线低通滤波器1整体尺寸为30um*690um.片上天线2的尺寸和形状可以进行调整以适应辐射不同频率太赫兹波的需求。本实施例中，片上天线2采用了领结型贴片天线形式，整体尺寸为60um*200um.共振隧穿二极管(RTD)3的基体4厚度为50um，面积为1.4mm*1.4mm.
参阅图2，高阻介质透镜5为半球和圆柱结合的子弹头形状，其半径2mm，圆柱高2mm.高阻介质透镜5的尺寸可以进行调整以获得在不同频率下的最佳能量汇聚效果。
以上内容是结合了具体的实施方式对本发明做出的详细说明，但不能就此认为本发明局限于本实施例。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在参考本发明构思的前提下，还可以进行简单推演或替换，这些都应视为属于本专利所保护的范围。

Claims (2)

1.一种辐射功率增强型小型化太赫兹源，包括片上天线(2)和共振隧穿二极管(3)；其特征相在于，还包括共面带线低通滤波器(1)和高阻介质透镜(5)；
所述的共面带线低通滤波器(1)与共振隧穿二极管(3)结合组成振荡器；共面带线低通滤波器(1)用于给共振隧穿二极管(3)提供直流偏压，还用于反射共振隧穿二极管(3)产生的太赫兹波；共振隧穿二极管(3)用于在直流偏压的作用下产生太赫兹波；片上天线(2)用于辐射共振隧穿二极管(3)产生的太赫兹波；高阻介质透镜(5)用于汇聚能量，提高片上天线(2)的增益；
所述片上天线(2)为领结型贴片天线，通过改变片上天线(2)的尺寸辐射不同频率的太赫兹波；高阻介质透镜(5)采用高阻抗低损耗材料，介电常数与共振隧穿二极管(3)中基体(4)的介电常数相同，高阻介质透镜(5)的形状为半球、超半球、椭球或子弹头型，通过改变高阻介质透镜(5)的半径和长度实现对不同频率太赫兹波的汇聚。
2.根据权利要求1所述的一种辐射功率增强型小型化太赫兹源，其特征在于：共面带线低通滤波器(1)、共振隧穿二极管(3)和片上天线(2)共用电极，且高阻介质透镜(5)位于共振隧穿二极管(3)的基体(4)下表面。
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