改善太赫兹混频器微组装的新型混合集成电路.pdf

本发明公开了一种改善太赫兹混频器微组装的新型混合集成电路，涉及多重频率变换的电子器件技术领域。包括射频波导、本振波导和石英电路基板，第二传输微带线和第三传输微带线的长度和宽度均一致，第二传输微带线和第三传输微带线的宽度与GaAs肖特基二极管衬底的宽度一致，第二传输微带线和第三传输微带线左右边缘的距离与GaAs肖特基二极管衬底的长度一致，第二传输微带线和第三传输微带线的长度不大于GaAs肖特基二极管焊盘的长度，GaAs肖特基二极管倒装焊接时正好将第二传输微带线和第三传输微带线的区域覆盖。所述集成电路有效提高了GaAs肖特基二极管倒装焊接的精度，可以降低混频器的变频损耗。

权利要求书1.  一种改善太赫兹混频器微组装的新型混合集成电路，其特征在于：包括射频波导（101）、本振波导（102）和石英电路基板（103），石英电路基板（103）上的第一传输微带线（106）横跨在射频波导（101）上，用于将射频信号从射频波导（101）中引入到石英电路进行传输，本振过渡微带线（113）横跨在本振波导（102）上，用于将本振信号从本振波导（102）中引入石英电路进行传输，射频波导（101）和本振波导（102）保持间隔设置，所述射频波导（101）右侧的石英电路基板（103）上设有第二传输微带线（104），所述本振波导（102）左侧的石英电路基板（103）上设有第三传输微带线（108），GaAs肖特基二极管（109）焊接在第二传输微带线（104）和第三传输微带线（108）上，第二传输微带线（104）和第三传输微带线（108）的长度和宽度均一致，第二传输微带线（104）和第三传输微带线（108）的宽度与GaAs肖特基二极管（109）衬底的宽度一致，第二传输微带线（104）和第三传输微带线（108）左右边缘的距离与GaAs肖特基二极（109）管衬底的长度一致，第二传输微带线（104）和第三传输微带线（108）的长度不大于GaAs肖特基二极管（109）焊盘的长度，GaAs肖特基二极管（109）倒装焊接时正好将第二传输微带线（104）和第三传输微带线（108）的区域覆盖。2.  根据权利要求1所述的改善太赫兹混频器微组装的新型混合集成电路，其特征在于：所述第二传输微带线（104）左侧的石英电路基板（103）上设有第一传输微带线（106）、第四传输微带线（105）和第五传输微带线（107），所述第四传输微带线（105）一端与第一传输微带线（106）的左端连接，所述第五传输微带线（107）一端与第一传输微带线（106）的右端连接，第五传输微带线（107）的另一端与第二传输微带线（104）的一端连接，GaAs肖特基二极管（109）的一端焊接在第二传输微带线（104）上，并将其覆盖；第四传输微带线（105）通过导电胶与外围腔体实现接地，起到中频对地端的作用；第五传输微带线（107）为匹配电路，使射频信号最大程度的馈入到GaAs肖特基二极管（109）中。3.  根据权利要求2所述的改善太赫兹混频器微组装的新型混合集成电路，其特征在于：所述第三传输微带线（108）右侧的石英电路基板（103）上设有本振低通滤波器（111）、第六传输微带线（112）、本振过渡微带线（113）、第七传输微带线（114）、中频低通滤波器（115）和中频输出端口（110），GaAs肖特基二极管（109）的另一端焊接在第三传输微带线上（108），并将其覆盖；第三传输微带线（108）、本振低通滤波器（111）、第六传输微带线（112）、本振过渡微带线（113）、第七传输微带线（114）、中频低通滤波器（115）、中频输出端口（110）依次串联连接。4.  根据权利要求3所述的改善太赫兹混频器微组装的新型混合集成电路，其特征在于：中频输出端口（110）为特征阻抗为50欧姆的微带传输线，该段微带线与SMA接头相连，用于传输混频后的中频信号。5.  根据权利要求3所述的改善太赫兹混频器微组装的新型混合集成电路，其特征在于：所述本振低通滤波器（111）为5阶或者7阶高低阻抗微带滤波器。6.  根据权利要求3所述的改善太赫兹混频器微组装的新型混合集成电路，其特征在于：所述中频低通滤波器（115），用于阻止本振信号向中频端口泄露，为5阶或7阶高低阻抗微带滤波器。7.  根据权利要求1所述的改善太赫兹混频器微组装的新型混合集成电路，其特征在于：GaAs肖特基二极管（109）通过导电胶焊接在第二传输微带线（104）和第三传输微带线（108）上。8.  根据权利要求1所述的改善太赫兹混频器微组装的新型混合集成电路，其特征在于：所述石英电路基板（103）的厚度为为30微米到75微米。

说明书改善太赫兹混频器微组装的新型混合集成电路
技术领域
本发明涉及多重频率变换的电子器件技术领域，尤其涉及一种改善太赫兹混频器微组装的新型混合集成电路。
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。
太赫兹频段的混频器，主要是分谐波混频，其本振频率可以为待测射频频率的二分之，分谐波混频可降低对本振频率的要求，最常用的为分谐波混频器。
1THz以下的混频器件国际上主要是基于GaAs基肖特基混频二极管。其电路形式主要是基于单片集成电路和混合集成电路两种形式。单片集成电路目前主要是GaAs单片电路，整个电路和二极管集成在一起，但是单片电路的工艺难度极大，对工艺要求很高，目前国内还没有制作出来可以工作在太赫兹频段的混频单片。目前国内主要是发展混合集成电路，电路衬底一般采用石英材料，这是由于石英在太赫兹频段的吸收系数较小，混频器件采用GaAs基混频肖特基二极管，GaAs肖特基二极管倒装焊接在石英电路基板上。由于工作频率非常高，所采用的肖特基二极管尺寸非常小，在数十微米到百微米之间，肖特基二极管需要倒装焊接在石英电路板上需要具有非常高焊接技术的人员才能完成相关工艺，耗时耗力，尽管如此，由于只能在显微镜下进行人工操作，其倒装焊接的精度仍不能与设计精度保持一致，导致电路性能恶化。由于在倒装焊接的时候引入的二极管移位等误差，导致混频器的混频损耗增加，混频器的实际测试结果偏离设计结果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种改善太赫兹混频器微组装的新型混合集成电路，所述集成电路有效提高了GaAs肖特基二极管倒装焊接的精度，可以降低混频器的变频损耗，使得混频器的测试结果更加接近设计结果；导电胶直接点在两段定位微带线上，在对GaAs混频肖特基二极管建立电路模型时，可以充分考虑导电胶带来的寄生影响，有助于肖特基二极管的精准建模。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种改善太赫兹混频器微组装的新型混合集成电路，其特征在于：包括射频波导、本振波导和石英电路基板，石英电路基板上的第一传输微带线横跨在射频波导上，用于将射频信号从射频波导中引入到石英电路进行传输，本振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，射频波导和本振波导保持间隔设置，所述射频波导右侧的石英电路基板上设有第二传输微带线，所述本振波导左侧的石英电路基板上设有第三传输微带线，GaAs肖特基二极管焊接在第二传输微带线和第三传输微带线上，第二传输微带线和第三传输微带线的长度和宽度均一致，第二传输微带线和第三传输微带线的宽度与GaAs肖特基二极管衬底的宽度一致，第二传输微带线和第三传输微带线左右边缘的距离与GaAs肖特基二极管衬底的长度一致，第二传输微带线和第三传输微带线的长度不大于GaAs肖特基二极管焊盘的长度，GaAs肖特基二极管倒装焊接时正好将第二传输微带线和第三传输微带线的区域覆盖。
进一步的技术方案在于：所述第二传输微带线 左侧的石英电路基板上设有第一传输微带线 、第四传输微带线和第五传输微带线，所述第四传输微带线一端与第一传输微带线的左端连接，所述第五传输微带线一端与第一传输微带线的右端连接，第五传输微带线的另一端与第二传输微带线的一端连接，GaAs肖特基二极管的一端焊接在第二传输微带线上，并将其覆盖；第四传输微带线通过导电胶与外围腔体实现接地，起到中频对地端的作用；第五传输微带线为匹配电路，使射频信号最大程度的馈入到GaAs肖特基二极管中。
进一步的技术方案在于：所述第三传输微带线右侧的石英电路基板上设有本振低通滤波器、第六传输微带线、本振过渡微带线、第七传输微带线、中频低通滤波器和中频输出端口，GaAs肖特基二极管的另一端焊接在第三传输微带线上，并将其覆盖；第三传输微带线、本振低通滤波器、第六传输微带线、本振过渡微带线、第七传输微带线、中频低通滤波器、中频输出端口依次串联连接。
进一步的技术方案在于：中频输出端口为特征阻抗为50欧姆的微带传输线，该段微带线与SMA接头相连，用于传输混频后的中频信号。
进一步的技术方案在于：所述本振低通滤波器为5阶或者7阶高低阻抗微带滤波器。
进一步的技术方案在于：所述中频低通滤波器，用于阻止本振信号向中频端口泄露，为5阶或7阶高低阻抗微带滤波器。
进一步的技术方案在于：GaAs肖特基二极管通过导电胶焊接在第二传输微带线和第三传输微带线上。
进一步的技术方案在于：所述石英电路基板的厚度为为30微米到75微米。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：在微组装工艺中，通过采用两段微带线来定位倒装焊接的肖特基二极管，有效提高了GaAs肖特基二极管倒装焊接的精度，可以降低混频器的变频损耗，使得混频器的测试结果更加接近设计结果；导电胶直接点在两段定位微带线上，在对GaAs肖特基二极管建立电路模型时，可以充分考虑导电胶带来的寄生影响，有助于肖特基二极管的精准建模。
附图说明
图1是本发明未连接GaAs肖特基二极管的结构示意图；
图2是本发明的结构示意图；
其中：101、射频波导 102、本振波导 103、石英电路基板 104、第二传输微带线 105、第四传输微带线 106、第一传输微带线 107、第五传输微带线 108、第三传输微带线 109、GaAs肖特基二极管 110、中频输出端口 111、本振低通滤波器 112、第六传输微带线 113、本振过渡微带线 114、第七传输微带线 115、中频低通滤波器。
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，本发明公开了一种改善太赫兹混频器微组装的新型混合集成电路，包括射频波导101、本振波导102和石英电路基板103，射频波导101和本振波导102位于所述石英电路基板103上。石英电路基板103上的第一传输微带线106横跨在射频波导101上，用于将射频信号从射频波导101中引入到石英电路进行传输；本振过渡微带线113横跨在本振波导102上，用于将本振信号从本振波导102中引入石英电路进行传输；所述射频波导101右侧的石英电路基板103上设有第二传输微带线104，所述本振波导102左侧的石英电路基板103上设有第三传输微带线108，GaAs肖特基二极管109焊接在第二传输微带线104和第三传输微带线108上。第二传输微带线104和第三传输微带线108的长度和宽度均一致，第二传输微带线104和第三传输微带线108的宽度与GaAs肖特基二极管109衬底的宽度一致，第二传输微带线104和第三传输微带线108左右边缘的距离与GaAs肖特基二极109管衬底的长度一致，第二传输微带线104和第三传输微带线108的长度不大于GaAs肖特基二极管109焊盘的长度，GaAs肖特基二极管109倒装焊接时正好将第二传输微带线104和第三传输微带线108的区域覆盖，如图2所示。
如图1所示，所述第二传输微带线104左侧的石英电路基板103上设有第一传输微带线106、第四传输微带线105和第五传输微带线107。所述第四传输微带线105位于石英电路基板上，且一端与第一传输微带线106的左端连接，所述第五传输微带线107位于石英电路基板上，且一端与第一传输微带线106的右端连接，第五传输微带线107的另一端与第二传输微带线104的一端连接，GaAs肖特基二极管109的一端焊接在第二传输微带线104上，并将其覆盖；第四传输微带线105通过导电胶与外围腔体实现接地，起到中频对地端的作用；第五传输微带线107为匹配电路，使射频信号最大程度的馈入到GaAs肖特基二极管109中。
如图1所示，所述第三传输微带线108右侧的石英电路基板103上设有本振低通滤波器111、第六传输微带线112、本振过渡微带线113、第七传输微带线114、中频低通滤波器115和中频输出端口110。GaAs肖特基二极管109的另一端焊接在第三传输微带线上108，并将其覆盖；第三传输微带线108、本振低通滤波器111、第六传输微带线112、本振过渡微带线113、第七传输微带线114、中频低通滤波器115、中频输出端口110依次串联连接。中频输出端口110为特征阻抗为50欧姆的微带传输线，该段微带线与SMA接头相连，用于传输混频后的中频信号。所述本振低通滤波器111为5阶或者7阶高低阻抗微带滤波器。所述中频低通滤波器115，用于阻止本振信号向中频端口泄露，为5阶或7阶高低阻抗微带滤波器。GaAs肖特基二极管109通过导电胶焊接在第二传输微带线104和第三传输微带线108上。
本发明所述所有微带线的长度和宽度需要根据待测频率等具体条件，具体分析。波导槽的需要满足混频器的相关要求。石英电路基板的厚度一般为30到75微米，石英电路的制作工艺已经十分成熟。在GaAs肖特基二极管的倒装焊接的过程中，以二极管的边缘与定位电路边缘保持一致为准，如附图2所示。
在微组装工艺中，通过采用两段微带线来定位倒装焊接的肖特基二极管，有效提高了GaAs肖特基二极管倒装焊接的精度，可以降低混频器的变频损耗，使得混频器的测试结果更加接近设计结果；导电胶直接点在两段定位微带线上，在对GaAs肖特基二极管建立电路模型时，可以充分考虑导电胶带来的寄生影响，有助于肖特基二极管的精准建模。