CN107941333B - 基于单片集成技术的太赫兹低噪声辐射计前端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于单片集成技术的太赫兹低噪声辐射计前端，包括低噪声放大器电路、分谐波混频器电路和金属腔体，所述低噪声放大器电路和分谐波混频器电路均位于金属腔体内的GaAs衬底上，所述金属腔体包括低噪声放大器输入腔、混频器腔和本振输入腔，低噪声放大器输入腔与混频器腔连接，在在混频器腔y轴延伸线上还垂直横穿本振输入腔，所述低噪声放大器电路位于低噪声放大器输入腔。本发明通过上述结构，将低噪声放大器和混频器在同一个GaAs衬底和腔体内进行加工，设计出的太赫兹接收前端电路可同时实现低噪声放大和混频的功能，可有效简化电路设计和加工，节约成本、减少内部损耗。

Description

基于单片集成技术的太赫兹低噪声辐射计前端

技术领域

本发明涉及辐射计领域，具体涉及基于单片集成技术的太赫兹低噪声辐射计前端。

背景技术

太赫兹(THz)科学技术是近二十年来迅速发展的一个新兴交叉学科和研究热点，它是电磁频谱家族中的重要成员，介于红外光波和微波之间，长波段与毫米波亚毫米波相重合，短波段与红外线相重合，其基础理论、研究方法和技术也与微波、光波两个学科领域相互衔接和兼容，具有很高的知识密集性和技术密集性。太赫兹频段覆盖电磁频谱的0.1THz～10THz频率范围，是一个蕴含着丰富物理内涵的宽频段电磁辐射区域。长期以来，由于缺乏有效的太赫兹源和检测方法，形成了电磁波谱中的太赫兹应用“空隙”。辐射计是一种用于测量物体热辐射的高灵敏度接收机，是被动微波遥感的主要工具。目前，基于地基(含地面与船载平台)、空基(含飞机、导弹、气球平台)、星基(含卫星、宇宙飞船、航天飞机平台)等运载平台的微波辐射计均得到了迅猛的发展。其中，星载微波辐射计以其独有的特点和从卫星高度获取全球资料的便利性，成为从卫星上观测地球的一种重要手段。辐射计前端作为辐射计系统的重要组成部分，其性能直接影响系统的指标。对微波辐射计而言，如何在系统电路类型上有所突破性改进比较困难。如何在电路结构上提高微波辐射计的性能，是微波辐射计研究的一个重要发展方向。这对微波辐射计的应用也显得尤为重要。

目前所研究的太赫兹电路模块多为单一功能模块，仅能实现低噪声放大或混频单一功能，并在单一模块的基础上进行级联来实现太赫兹系统电路。设计中每个单独模块需要一个基片和腔体来承载电路，因此在整体电路中需要多个基片和腔体，且需要连接波导。这样设计加工比较复杂、成本高且具有不必要的内部传输损耗。实现固态太赫兹辐射计系统的前提，首先需要研究高性能太赫兹接收前端系统。在现有的辐射计系统中，低噪声放大器、混频器均作为单独的模块进行加工设计，然后用波导把两者连接起来。低噪声放大器在一个电路腔体中进行设计，混频器在另外一个电路腔体内设计，然后将低噪声放大器的输出波导和混频器的射频输入波导相连接，低噪声放大器接收到的信号经过放大后，进入混频器对信号进行处理。在这种设计中，需要两个单独的电路腔体分别容纳低噪声放大器电路和混频器电路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是让低噪声放大器和混频器集成在同一个GaAs衬底和腔体内，目的在于提供基于单片集成技术的太赫兹低噪声辐射计前端，将低噪声放大器和混频器在同一个GaAs衬底和腔体内进行加工，设计出的太赫兹接收前端电路可同时实现低噪声放大和混频的功能，可有效简化电路设计和加工，节约成本、减少内部损耗。

本发明通过下述技术方案实现：基于单片集成技术的太赫兹低噪声辐射计前端，包括低噪声放大器电路、分谐波混频器电路和金属腔体，所述低噪声放大器电路和分谐波混频器电路均位于金属腔体内的GaAs衬底上，所述金属腔体包括低噪声放大器输入腔、混频器腔和本振输入腔，低噪声放大器输入腔与混频器腔连接，在混频器腔y轴延伸线上还垂直横穿本振输入腔，在混频器腔内的分谐波混频器电路上的本振过渡段位于本振输入腔，所述低噪声放大器电路位于低噪声放大器输入腔，分谐波混频器电路位于混频器腔内，低噪声放大器电路和分谐波混频器电路之间通过共面波导-微带线过渡结构连接，低噪声放大器电路还通过直流供电金丝与微带线电路连接；所述低噪声放大器电路包括两块设置在GaAs衬底上表面的上层接地金属，两块上层接地金属位于传输线的两侧，在两块上层接地金属之间桥接多根平行设置的地-地空气桥，在两块上层接地金属之间水平横穿传输线，传输线的一端连接射频-共面波导输入探针，传输线另一端连接共面波导-微带线过渡结构,在传输线上还安装多个晶体管，多个晶体管的栅极通过同一块晶体管栅极供电焊盘供电，多个晶体管的漏极通过同一块晶体管漏极供电焊盘供电，多个晶体管的源极均接地，晶体管栅极供电焊盘和晶体管漏极供电焊盘均通过直流供电金丝与微带线电路连接，在每块上层接地金属上还均匀设置两排连接两块上层接地金属并用于抑制GaAs衬底平板模式并镀Au\Pt的过孔，过孔布满整个上层接地金属。

工作原理：射频信号从低噪声放大器上的低噪声放大器输入腔上的输入端口进入，经过低噪声放大器将信号放大后进入分谐波混频器电路的射频端口；其中本振信号从分谐波混频器上的本振输入腔顶部的本振端口进入，为混频器提供本振驱动，然后本振信号和经过低噪声放大器放大后的信号经分谐波混频器处理后输出。本方案中低噪声放大器的输入输出端口采用标准波导WR2.2，混频器射频端口采用标准波导WR2.2，本振端口采用标准波导WR5.1，其中低噪声放大器的共面波导结构可实现整体电路接地，直流地可为因分谐波混频器中二极管对的不对称性引起的非平衡电流提供回路，从而提升了混频器的性能；其中共面波导-微带线过渡结构对电路进行良好的匹配使能量更好的传输。

低噪声放大器电路的工作原理：射频-共面波导输入探针将340GHz射频信号电磁耦合到低噪声放大器电路所在芯片上，射频-共面波导输入探针与低噪声放大器电路所在芯片集成在一块衬底上，既避免金丝键合带来的寄生参量，又减小了总体装配难度。地-地空气桥连接信号主路两侧的上层接地金属，消除太赫兹频段带来的寄生参数；晶体管连接上下供地金属并用于抑制GaAs衬底平板模式并镀Au\Pt的过孔，由于太赫兹频段高，容易在基片形成高次模式，从而影响信号的传输；上层接地金属，为太赫兹芯片提供接地平面；GaAs衬底，与InP衬底相比，GaAs衬底上的mHEMT技术更便宜，有更高的结晶质量，更高的机械强度和大直径的可用GaAs晶片。晶体管栅极供电焊盘，整块芯片中晶体管栅极供直流供电电路由同一块焊盘提供，由于直流焊盘在芯片上占据了较大的面积，从而减小了多块焊盘带来的芯片面积浪费；晶体管漏极供电焊盘，整块低噪声放大器电路芯片中晶体管漏极供直流供电电路由同一块焊盘提供；直流供电金丝，通过金丝键合的方式，将直流供电电路与低噪声放大器电路芯片直流焊盘形成电气连接，给整块低噪声放大器电路芯片提供直流；微带线电路，采用普通的5880基片，通过PCB提供稳压后电压，给低噪声放大器电路芯片的栅极和漏极焊盘提供直流电压；与后级混频器连接的共面波导-微带线过渡结构，完成芯片输出到后级下变频输入的共面波导-微带线过渡结构。

本发明基于单片集成技术，在太赫兹频段将低噪声放大器和混频器在同一个以砷化镓为衬底的单片上和金属腔体内进行加工，主要由两部分组成，一是太赫兹低噪声放大器，二是太赫兹分谐波混频器，以GaAs为衬底，将太赫兹低噪放与谐波混频器集成在同一块GaAs衬底上，极大降低太赫兹接收机的成本及复杂度，实现了太赫兹辐射计前端的小型化，设计出的太赫兹接收前端电路可同时实现低噪声放大和混频的功能，有效简化电路设计和加工，节约成本、减少内部损耗。

本方案中多功能模块在一个电路中实现相比现有单模块级联组成的电路加工更加简单、需要的介质基片和腔体数目更少，减少了多模块电路的体积，实现了电路小型化，同时也降低了加工腔体和基片的成本。

优选的，所述分谐波混频器电路包括依次沿x轴方向串联连接的单片集成二极管对、本振低通滤波器、本振过渡段、中频低通滤波器和中频输出端口，中频低通滤波器包括x轴传输线和三个纵向传输线，三个纵向传输线依次垂直安装在x轴传输线上。

其中本振信号从分谐波混频器的本振端口进入，为混频器提供本振驱动；其中低噪声放大器的共面波导结构可实现整体电路接地，直流地可为因分谐波混频器中二极管对的不对称性引起的非平衡电流提供回路，从而提升了混频器的性能；其中共面波导-微带线过渡结构对电路进行良好的匹配使能量更好的传输；其中本振过渡通过中频滤波器和波导结构实现本振信号的输入与中频信号的输出；其中中频输出端用50欧姆微带阻抗线实现；其中射频和本振信号分别从各自端口馈入，经过渡结构到微带传输线后加载到混频二极管上；其中二极管混频产生的中频信号经本振双工器后由中频输出端口输出；其中由于本振信号频率低于射频端口波导截止频率，所以本振信号不会从射频端口处泄漏；其中射频信号由于本振低通滤波器(通本振频率、阻射频频率)的存在而不会从本振端口泄漏，从而实现这两个端口间的隔离；其中射频和本振信号可以在混频管处循环利用从而减少混频中的能量损失，提高混频效率；其中本振过渡中的减高处理可以调节阻抗匹配实现射频信号和本振信号的更好馈入。

优选的，所述低噪声放大器电路采用CPW共面波导结构。即地-信号-地结构，基板通孔用于连接CPW共面波导结构顶部接地与底部接地，以抑制寄生衬底模式。

基座作为低噪声放大器芯片的支撑结构，同时对射频信号反向短路，从而保证输入输出端口高隔离度，使得射频信号通过探针耦合射频信号，所述低噪声放大器电路所在的芯片部分位于封装波导的基座上。

优选的，GaAs衬底采用mHEMT工艺实现的GaAs衬底。与InP衬底相比，GaAs衬底上的mHEMT技术更便宜，有更高的结晶质量，更高的机械强度和大直径的可用GaAs晶片。

优选的，晶体管栅极供电焊盘和晶体管漏极供电焊盘均采用金丝键合的方式通过直流供电金丝与微带线电路连接。

优选的，所述低噪声放大器输入腔入口的口径小于出口的口径，本振输入腔入口的口径大于出口的口径。方便电磁波在内部更好的传输。

优选的，单片集成二极管对为反向并联平面肖特基二极管对，采用金带连接到平面肖特基二极管对两侧的悬置微带线上。

优选的，晶体管为InP mHEMT晶体管。

优选的，每个过孔的长度和宽度均不超过20微米。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明基于单片集成技术，在太赫兹频段将低噪声放大器和混频器在同一个以砷化镓为衬底的单片上和金属腔体内进行加工，以GaAs为衬底，将太赫兹低噪放与谐波混频器集成在同一块GaAs衬底上，极大降低太赫兹接收机的成本及复杂度，实现了太赫兹辐射计前端的小型化，设计出的太赫兹接收前端电路可同时实现低噪声放大和混频的功能，有效简化电路设计和加工，节约成本、减少内部损耗。

2、本发明中多功能模块在一个电路中实现相比现有单模块级联组成的电路加工更加简单、需要的介质基片和腔体数目更少，减少了多模块电路的体积，实现了电路小型化，同时也降低了加工腔体和基片的成本。

3、本发明中低噪声放大器电路采用CPW共面波导结构，即地-信号-地结构，基板通孔用于连接CPW共面波导结构顶部接地与底部接地，以抑制寄生衬底模式。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为低噪声放大器电路所在芯片结构示意图；

图3为分谐波混频器仿真结果。

附图中标记及对应的零部件名称：

1、低噪声放大器输入腔；2、GaAs衬底；3、上层接地金属；4、过孔；5、地-地空气桥；6、传输线；7、晶体管；8、直流供电金丝；9、晶体管栅极供电焊盘；10、晶体管漏极供电焊盘；11、微带线电路；12、共面波导-微带线过渡结构；13、单片集成二极管对；14、本振低通滤波器；15、本振输入腔；16、本振过渡段；17、中频低通滤波器；18、中频输出端口；19、射频-共面波导输入探针；20、纵向传输线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1-3所示，本发明包括基于单片集成技术的太赫兹低噪声辐射计前端，包括低噪声放大器电路、分谐波混频器电路和金属腔体，所述低噪声放大器电路和分谐波混频器电路均位于金属腔体内的GaAs衬底2上，所述金属腔体包括低噪声放大器输入腔1、混频器腔和本振输入腔15，低噪声放大器输入腔1与混频器腔连接，在混频器腔21y轴延伸线上还垂直横穿本振输入腔15，在混频器腔21内的分谐波混频器电路上的本振过渡段16位于本振输入腔15，所述低噪声放大器电路位于低噪声放大器输入腔1，分谐波混频器电路位于混频器腔内，低噪声放大器电路和分谐波混频器电路之间通过共面波导-微带线过渡结构12连接，低噪声放大器电路还通过直流供电金丝8与微带线电路11连接；所述低噪声放大器电路包括两块设置在GaAs衬底2上表面的上层接地金属3，两块上层接地金属3位于传输线6的两侧，在两块上层接地金属3之间桥接多根平行设置的地-地空气桥5，在两块上层接地金属3之间水平横穿传输线6，传输线6的一端连接射频-共面波导输入探针19，传输线6另一端连接共面波导-微带线过渡结构12,在传输线6上还安装多个晶体管7，多个晶体管7的栅极通过同一块晶体管栅极供电焊盘9供电，多个晶体管7的漏极通过同一块晶体管漏极供电焊盘10供电，多个晶体管7的源极均接地，晶体管栅极供电焊盘9和晶体管漏极供电焊盘10均通过直流供电金丝8与微带线电路11连接，在每块上层接地金属3上还均匀设置两排连接两块上层接地金属并用于抑制GaAs衬底平板模式并镀Au\Pt的过孔4，过孔4布满整个上层接地金属3。

工作原理：射频信号从低噪声放大器上的低噪声放大器输入腔上的输入端口进入，经过低噪声放大器将信号放大后进入分谐波混频器电路的射频端口；其中本振信号从分谐波混频器上的本振输入腔顶部的本振端口进入，为混频器提供本振驱动，然后本振信号和经过低噪声放大器放大后的信号经分谐波混频器处理后输出。本方案中低噪声放大器的输入输出端口采用标准波导WR2.2，混频器射频端口采用标准波导WR2.2，本振端口采用标准波导WR5.1，其中低噪声放大器的共面波导结构可实现整体电路接地，直流地可为因分谐波混频器中二极管对的不对称性引起的非平衡电流提供回路，从而提升了混频器的性能；其中共面波导-微带线过渡结构对电路进行良好的匹配使能量更好的传输。

低噪声放大器电路的工作原理：射频-共面波导输入探针将340GHz射频信号电磁耦合到低噪声放大器电路所在芯片上，射频-共面波导输入探针与低噪声放大器电路所在芯片集成在一块衬底上，既避免金丝键合带来的寄生参量，又减小了总体装配难度。地-地空气桥连接信号主路两侧的上层接地金属，消除太赫兹频段带来的寄生参数；晶体管连接上下供地金属并用于抑制GaAs衬底平板模式并镀Au\Pt的过孔，由于太赫兹频段高，容易在基片形成高次模式，从而影响信号的传输；上层接地金属，为太赫兹芯片提供接地平面；GaAs衬底，与InP衬底相比，GaAs衬底上的mHEMT技术更便宜，有更高的结晶质量，更高的机械强度和大直径的可用GaAs晶片。晶体管栅极供电焊盘，整块芯片中晶体管栅极供直流供电电路由同一块焊盘提供，由于直流焊盘在芯片上占据了较大的面积，从而减小了多块焊盘带来的芯片面积浪费；晶体管漏极供电焊盘，整块低噪声放大器电路芯片中晶体管漏极供直流供电电路由同一块焊盘提供；直流供电金丝，通过金丝键合的方式，将直流供电电路与低噪声放大器电路芯片直流焊盘形成电气连接，给整块低噪声放大器电路芯片提供直流；微带线电路，采用普通的5880基片，通过PCB提供稳压后电压，给低噪声放大器电路芯片的栅极和漏极焊盘提供直流电压；与后级混频器连接的共面波导-微带线过渡结构，完成芯片输出到后级下变频输入的共面波导-微带线过渡结构。

本发明基于单片集成技术，在太赫兹频段将低噪声放大器和混频器在同一个以砷化镓为衬底的单片上和金属腔体内进行加工，主要由两部分组成，一是太赫兹低噪声放大器，二是太赫兹分谐波混频器，以GaAs为衬底，将太赫兹低噪放与谐波混频器集成在同一块GaAs衬底上，极大降低太赫兹接收机的成本及复杂度，实现了太赫兹辐射计前端的小型化，设计出的太赫兹接收前端电路可同时实现低噪声放大和混频的功能，有效简化电路设计和加工，节约成本、减少内部损耗。

本方案中多功能模块在一个电路中实现相比现有单模块级联组成的电路加工更加简单、需要的介质基片和腔体数目更少，减少了多模块电路的体积，实现了电路小型化，同时也降低了加工腔体和基片的成本。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上优选如下：分谐波混频器电路包括依次沿x轴方向串联连接的单片集成二极管对13、本振低通滤波器14、本振过渡段16、中频低通滤波器17和中频输出端口18，中频低通滤波器17包括x轴传输线和三个纵向传输线20，三个纵向传输线20依次垂直安装在x轴传输线上。

分谐波混频器基于平面封装肖特基二极管对和微带线的主流电路结构，无源电路由射频端口过渡、二极管对三维模型、本振中频双工(包括本振端口过渡、本振低通滤波和中频低通滤波输出)三部分组成，射频和本振信号分别从各自端口馈入，经过渡传输到微带线并经相应匹配网络后加载到混频二极管对上，由于本振信号频率低于射频端口波导截止频率，所以本振信号不会从射频端口处泄漏，而射频信号由于本振低通滤波器(通本振频率、阻射频频率)的存在而不会从本振端口泄漏，从而实现这两个端口间的隔离；混频产生的中频信号从本振端通过一个微带低通滤波器输出。在射频端通过微带条带与腔体的接触实现系统接地。电路将平面肖特基二极管对与悬置微带线集成在同一块砷化镓衬底上，这样既减小了混频电路的尺寸，又避免了人工装配二极管对时带来的误差。射频信号通过mHEMT低噪放芯片(LNA TMIC)提供，本振中频双工(包括本振端口过渡、本振低通滤波器和中频低通滤波器)为本振输入和中频输出提供通路，射频和本振信号分别通过各自与二极管管对之间的匹配网络加载到二极管之间，二极管对采用反向并联形式，本振的偶次谐波与射频基波混频产生中频信号，通过高低阻抗线低通滤波器输出，泄漏到本振中频双工的本振基波信号则被反射回收到二极管对继续混频，从而改善变频损耗。

其中本振信号从分谐波混频器的本振端口进入，为混频器提供本振驱动；其中低噪声放大器的共面波导结构可实现整体电路接地，直流地可为因分谐波混频器中二极管对的不对称性引起的非平衡电流提供回路，从而提升了混频器的性能；其中共面波导-微带线过渡结构对电路进行良好的匹配使能量更好的传输；其中本振过渡通过中频滤波器和波导结构实现本振信号的输入与中频信号的输出；其中中频输出端用50欧姆微带阻抗线实现；其中射频和本振信号分别从各自端口馈入，经过渡结构到微带传输线后加载到混频二极管上；其中二极管混频产生的中频信号经本振双工器后由中频输出端口输出；其中由于本振信号频率低于射频端口波导截止频率，所以本振信号不会从射频端口处泄漏；其中射频信号由于本振低通滤波器(通本振频率、阻射频频率)的存在而不会从本振端口泄漏，从而实现这两个端口间的隔离；其中射频和本振信号可以在混频管处循环利用从而减少混频中的能量损失，提高混频效率；其中本振过渡中的减高处理可以调节阻抗匹配实现射频信号和本振信号的更好馈入。

如图3所示，在HFSS中建立平面肖特基二极管对的三维电磁模型并用金带连接到悬置微带线上。平面肖特基二极管对是谐波混频器的关键部件，其性能直接影响混频器的实现，因此对肖特基二极管对经行精确建模是非常有必要的。为使混频器仿真更接近实际，需要在HFSS中建立平面肖特基二极管对的三维电磁模型并建立相应的微带线结构。在HFSS电磁仿真软件中对射频过渡、二极管对、本振双工器进行设计仿真并将仿真结果转化为SNP文件并导入ADS中，在ADS原理图中建立谐波混频器整体电路，可得仿真结果如图3所示。图中结果是固定中频输出为3GHz，本振功率为6dBm时得到的仿真结果。变频损耗在392GHz-446GHz范围内小于8dB，最小变频损耗在408GHz，为6.83dB。由该结构可知，该方案使得多功能电路内部不必要的传输损耗更少，减少了对应的匹配电路和连接基片，使模块更容易设计。

实施例3：

本实施例在上述实施例的技术上有限如下：低噪声放大器电路采用CPW共面波导结构。即地-信号-地结构，基板通孔用于连接CPW共面波导结构顶部接地与底部接地，以抑制寄生衬底模式。

所述低噪声放大器电路所在的芯片部分位于封装波导的基座上。基座作为低噪声放大器芯片的支撑结构，同时对射频信号反向短路，从而保证输入输出端口高隔离度，使得射频信号通过探针耦合射频信号。

GaAs衬底采用mHEMT工艺实现的GaAs衬底。与InP衬底相比，GaAs衬底上的mHEMT技术更便宜，有更高的结晶质量，更高的机械强度和大直径的可用GaAs晶片。

晶体管栅极供电焊盘9和晶体管漏极供电焊盘10均采用金丝键合的方式通过直流供电金丝8与微带线电路11连接。供电更稳定可靠。

低噪声放大器输入腔1入口的口径小于出口的口径，本振输入腔15入口的口径大于出口的口径。方便电磁波在内部更好的传输。

单片集成二极管对13为反向并联平面肖特基二极管对，采用金带连接到平面肖特基二极管对两侧的悬置微带线上。

晶体管7为InP mHEMT晶体管。即变质高电子迁移率晶体管。

每个过孔4的长度和宽度均不超过20微米。由于太赫兹频段高，容易在GaAs衬底形成高次模式，从而影响信号的传输，而过孔的设置能够去除掉GaAs衬底形成的高次谐波，信号传输更稳定，而过孔设置的数量越多，过孔的面积越小，抑制高次谐波的效果越好。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.基于单片集成技术的太赫兹低噪声辐射计前端，其特征在于，包括低噪声放大器电路、分谐波混频器电路和金属腔体，所述低噪声放大器电路和分谐波混频器电路均位于金属腔体内的GaAs衬底（2）上，所述金属腔体包括低噪声放大器输入腔（1）、混频器腔和本振输入腔（15），低噪声放大器输入腔（1）与混频器腔连接，在混频器腔（21）y轴延伸线上还垂直横穿本振输入腔（15），在混频器腔（21）内的分谐波混频器电路上的本振过渡段（16）位于本振输入腔（15），所述低噪声放大器电路位于低噪声放大器输入腔（1），分谐波混频器电路位于混频器腔内，低噪声放大器电路和分谐波混频器电路之间通过共面波导-微带线过渡结构（12）连接，低噪声放大器电路还通过直流供电金丝（8）与微带线电路（11）连接；所述低噪声放大器电路包括两块设置在GaAs衬底（2）上表面的上层接地金属（3），两块上层接地金属（3）位于传输线（6）的两侧，在两块上层接地金属（3）之间桥接多根平行设置的地-地空气桥（5），在两块上层接地金属（3）之间水平横穿传输线（6），传输线（6）的一端连接射频-共面波导输入探针（19），传输线（6）另一端连接共面波导-微带线过渡结构（12）,在传输线（6）上还安装多个晶体管（7），多个晶体管（7）的栅极通过同一块晶体管栅极供电焊盘（9）供电，多个晶体管（7）的漏极通过同一块晶体管漏极供电焊盘（10）供电，多个晶体管（7）的源极均接地，晶体管栅极供电焊盘（9）和晶体管漏极供电焊盘（10）均通过直流供电金丝（8）与微带线电路（11）连接，在每块上层接地金属（3）上还均匀设置两排连接两块上层接地金属并用于抑制GaAs衬底平板模式并镀AuPt的过孔（4），过孔（4）布满整个上层接地金属（3）；

所述分谐波混频器电路包括依次沿x轴方向串联连接的单片集成二极管对（13）、本振低通滤波器（14）、本振过渡段（16）、中频低通滤波器（17）和中频输出端口（18），中频低通滤波器（17）包括x轴传输线和三个纵向传输线（20），三个纵向传输线（20）依次垂直安装在x轴传输线上；

所述低噪声放大器电路采用CPW共面波导结构；

所述低噪声放大器电路所在的芯片部分位于封装波导的基座上；

低噪声放大器电路和分谐波混频器电路采用mHEMT工艺集成在GaAs衬底上；

晶体管栅极供电焊盘（9）和晶体管漏极供电焊盘（10）均采用金丝键合的方式通过直流供电金丝（8）与微带线电路（11）连接；

所述低噪声放大器输入腔（1）入口的口径小于出口的口径，本振输入腔（15）入口的口径大于出口的口径；

单片集成二极管对（13）为反向并联平面肖特基二极管对，采用金带连接到平面肖特基二极管对两侧的悬置微带线上；

晶体管（7）为InP mHEMT晶体管；

每个过孔（4）的长度和宽度均不超过20微米。