CN109959853B - 基于直流检测筛选4管平衡式太赫兹三倍频器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于直流检测筛选4管平衡式太赫兹三倍频器的方法，涉及倍频器技术领域。所述方法包括如下步骤：将万用表的测试档位调至二极管测试挡，首先将万用表的红色探针与SMA头的芯子连接，将万用表的黑色探针与倍频器的腔体外壳连接，此时，万用表显示其中的一个二极管串的开启电压；然后将万用表的黑色探针与SMA头的芯子连接，将万用表的黑红色探针与倍频器的腔体外壳连接，此时，万用表显示另一个二极管串的开启电压；根据测试的两个开启电压的数值大小来判定4管芯太赫兹平衡式三倍频器的性能是否合格。所述方法工艺简单，能够快速的筛选出不合格的太赫兹三倍频器。

Description

基于直流检测筛选4管平衡式太赫兹三倍频器的方法
技术领域
本发明涉及倍频器技术领域，尤其涉及一种基于直流检测筛选4管平衡式太赫兹三倍频器的方法。
背景技术
太赫兹（THz）波是指频率在 0.3-3THz范围内的电磁波，广义的太赫兹波频率是指100GHz到10THz，其中 1THz=1000GHz。太赫兹波在高速无线通信，雷达，人体安全检测等领域具有广阔的应用前景，要实现微波、毫米波和太赫兹频段信号的发射和接收，离不开各种微波、毫米波和太赫兹发射器件，而发射电路主要基于倍频肖特基二极管来制作的倍频器来实现将低频的毫米波信号倍频到太赫兹频段。
目前用于毫米波和太赫兹频段的倍频电路主要有两种形式，一种为平衡式倍频，一种是非平衡式倍频两种结构。平衡式电路中，肖特基二极管阳极一半开启，另一半关闭；而非平衡式电路中，肖特基二极管所有阳极同时开启或者同时关闭，同步工作。在太赫兹三倍频结构中，多采用平衡式倍频的方案，其中肖特基二极管的中间焊接在石英电路上，肖特基二极管的两端，其中一端直接通过导电胶接地，而另一端通过一个片上电容接地。
太赫兹倍频器一般采用混合集成或者单片集成的形式，由于倍频器工作频率高，对太赫兹倍频器的性能表征比较困难，目前主要是基于固态电子学的方式，测试太赫兹倍频器的输出功率和倍频效率。对一个倍频器的整体性能表征通过需要花两个小时的时间来进行表征，测试需要花费大量的时间。当对批量倍频器需要进行初步性能筛查时，如果每个倍频器均需要用2个小时的时间来筛选，则耗费大量的时间。需要找到一种简单快速的初步筛选方法来筛选出不合格的倍频器，只对初步筛查合格的倍频器进行下一步的测试和表征。
目前常用的太赫兹三倍频器多采用平衡式结构，一般是采用4管芯片的肖特基二极管作为非线性倍频器件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种工艺简单，能够快速的筛选出不合格的太赫兹三倍频器的方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于直流检测筛选4管平衡式太赫兹三倍频器的方法，所述倍频器包括石英基板以及位于石英基板上石英电路，所述石英电路包括输入过渡微带线、直流偏置输入微带线、中频滤波器、低通滤波器、4管芯肖特基二极管以及输出过渡微带线，所述直流偏置输入微带线为直流偏置输入端，所述直流偏置输入端连接有SMA接头，所述直流偏置输入微带线经所述中频滤波器后与输入过渡微带线的一端连接，输入过渡微带线横跨在本振波导上，用于将本振信号从本振波导中引入石英电路进行传输，所述输入过渡微带线的另一端依次经低通滤波器、4管芯肖特基二极管后与输出过渡微带线的一端连接，输出过渡微带线横跨在倍频输出波导上，倍频输出波导上连接有倍频输出端口，所述4管芯肖特基二极管包括四个串联连接的二极管，四个串联连接的二极管被中间焊盘分为两个二极管串，每个二极管串包括两个串联连接的二极管，中间焊盘焊接在石英电路上，分别与低通滤波器以及输出过渡微带线连接，4管芯肖特基二极管两端的一个焊盘直接通过导电胶接地，而4管芯肖特基二极管两端的另一个焊盘通过一个片上电容射频接地，其特征在于包括如下步骤：
将万用表的测试档位调至二极管测试挡，首先将万用表的红色探针与SMA头的芯子连接，将万用表的黑色探针与倍频器的腔体外壳连接，此时，万用表显示其中的一个二极管串的开启电压；
然后将万用表的黑色探针与SMA头的芯子连接，将万用表的黑红色探针与倍频器的腔体外壳连接，此时，万用表显示另一个二极管串的开启电压；
根据测试的两个开启电压的数值大小来判定4管芯太赫兹平衡式三倍频器的性能是否合格。
进一步的技术方案在于：当测试的任何一个开启电压的数值为0时，表示所述肖特基二极管没有焊接在所述三倍频器上，所述倍频器不合格。
进一步的技术方案在于：当测试的开启电压的数值为小于1.2V且大于0V时，表示所述倍频器采用的所述肖特基二极管有漏电，所述倍频器不合格。
进一步的技术方案在于：当测试的开启电压的数值大于1.7V时，表示所述倍频器采用的所述肖特基二极管的开启势垒大，所述倍频器不合格。
进一步的技术方案在于：当测试的开启电压的数值为1.4V到1.6V之间时，则初步认定所述倍频器性能合格，可以进行下一步的射频性能测试表征。
进一步的技术方案在于：当测试的开启电压的数值介于1.2V到1.4V之间或者1.6V到1.7V之间时，需进一步测试所述三倍频器的射频性能确定倍频器是否合格。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述方法使用的仪器简单，仅需要常用的万用表来进行测试就能满足要求；测试一个倍频器仅需要5秒钟左右，测试方法快；综上，所述判定方法简单可行，使用方便。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例所述方法中太赫兹三倍频器的结构示意图；
图2是本发明实施例所述方法中太赫兹三倍频器的原理框图；
图3是发明实施例所述方法中4管芯肖特基二极管的结构示意图；
其中：1、石英基板；2、输入过渡微带线；3、直流偏置输入微带线；4、中频滤波器；5、低通滤波器；6、4管芯肖特基二极管；7、输出过渡微带线；8、本振波导；9、倍频输出波导；10、中间焊盘焊。
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。
本发明实施例公开了一种基于直流检测筛选4管芯平衡式太赫兹三倍频器的方法，该方法不需要采用复杂的信号源、太赫兹功率计等精密仪器，仅需要常用的普通万用表即可实现对4管芯太赫兹平衡式三倍频器的初步筛查。待测试的太赫兹倍频器如附图1所示。其内部结构如附图2所示，所采用的4管芯肖特基二极管如附图3所示，其中直流偏置输入端口为附图1中的中频SMA接头。
如图2所示，所述倍频器包括石英基1以及位于石英基板上石英电路，所述石英电路包括输入过渡微带线2、直流偏置输入微带线3、中频滤波器4、低通滤波器5、4管芯肖特基二极管6以及输出过渡微带线7，所述直流偏置输入微带线3为直流偏置输入端，所述直流偏置输入端连接有SMA接头。所述直流偏置输入微带线3经所述中频滤波器4后与输入过渡微带线2的一端连接，输入过渡微带线2横跨在本振波导8上，用于将本振信号从本振波导8中引入石英电路进行传输，所述输入过渡微带线2的另一端依次经低通滤波器5、4管芯肖特基二极管6后与输出过渡微带线7的一端连接，输出过渡微带线7横跨在倍频输出波导9上，倍频输出波导9上连接有倍频输出端口。
如图3所示，所述4管芯肖特基二极管6包括四个串联连接的二极管，四个串联连接的二极管被中间焊盘分为两个二极管串，每个二极管串包括两个串联连接的二极管，中间焊盘焊10接在石英电路上，分别与低通滤波器以及输出过渡微带线连接，4管芯肖特基二极管两端的一个焊盘直接通过导电胶接地，而4管芯肖特基二极管两端的另一个焊盘通过一个片上电容射频接地。
所述方法包括如下步骤：
将万用表的测试档位调至二极管测试挡，首先将万用表的红色探针与SMA头的芯子连接，将万用表的黑色探针与倍频器的腔体外壳连接，此时，万用表显示其中的一个二极管串的开启电压；
然后将万用表的黑色探针与SMA头的芯子连接，将万用表的黑红色探针与倍频器的腔体外壳连接，此时，万用表显示另一个二极管串的开启电压；
根据测试的两个开启电压的数值大小来判定4管芯太赫兹平衡式三倍频器的性能是否合格。
在判断所述三倍频器是否合格的过程中包括如下几种情况：
1）当测试的任何一个开启电压的数值为0时，表示所述肖特基二极管没有焊接在所述三倍频器上，所述倍频器不合格。
2）当测试的开启电压的数值为小于1.2V且大于0V时，表示所述倍频器采用的所述肖特基二极管有漏电，所述倍频器不合格。
3）当测试的开启电压的数值大于1.7V时，表示所述倍频器采用的所述肖特基二极管的开启势垒大，所述倍频器不合格。
4）当测试的开启电压的数值为1.4V到1.6V之间时，则初步认定所述倍频器性能合格，可以进行下一步的射频性能测试表征。
5）当测试的开启电压的数值介于1.2V到1.4V之间或者1.6V到1.7V之间时，需进一步测试所述三倍频器的射频性能确定倍频器是否合格。
所述方法使用的仪器简单，仅需要常用的万用表来进行测试就能满足要求；测试一个倍频器仅需要5秒钟左右，测试方法快；综上，所述判定方法简单可行，使用方便。

Claims (1)

1.一种基于直流检测筛选4管平衡式太赫兹三倍频器的方法，所述倍频器包括石英基板（1）以及位于石英基板上石英电路，所述石英电路包括输入过渡微带线（2）、直流偏置输入微带线（3）、中频滤波器（4）、低通滤波器（5）、4管芯肖特基二极管（6）以及输出过渡微带线（7），所述直流偏置输入微带线（3）为直流偏置输入端，所述直流偏置输入端连接有SMA接头，所述直流偏置输入微带线（3）经所述中频滤波器（4）后与输入过渡微带线（2）的一端连接，输入过渡微带线（2）横跨在本振波导（8）上，用于将本振信号从本振波导（8）中引入石英电路进行传输，所述输入过渡微带线（2）的另一端依次经低通滤波器（5）、4管芯肖特基二极管（6）后与输出过渡微带线（7）的一端连接，输出过渡微带线（7）横跨在倍频输出波导（9）上，倍频输出波导（9）上连接有倍频输出端口，所述4管芯肖特基二极管（6）包括四个串联连接的二极管，四个串联连接的二极管被中间焊盘分为两个二极管串，每个二极管串包括两个串联连接的二极管，中间焊盘焊（10）接在石英电路上，分别与低通滤波器以及输出过渡微带线连接，4管芯肖特基二极管两端的一个焊盘直接通过导电胶接地，而4管芯肖特基二极管两端的另一个焊盘通过一个片上电容射频接地，其特征在于包括如下步骤：
将万用表的测试档位调至二极管测试挡，首先将万用表的红色探针与SMA头的芯子连接，将万用表的黑色探针与倍频器的腔体外壳连接，此时，万用表显示其中的一个二极管串的开启电压；
然后将万用表的黑色探针与SMA头的芯子连接，将万用表的红色探针与倍频器的腔体外壳连接，此时，万用表显示另一个二极管串的开启电压；
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