集成有肖特基二極管的三倍頻器及功率合成裝置制造方法及圖紙

本申請公開了集成有肖特基二極管的三倍頻器及功率合成裝置

【技術實現步驟摘要】
集成有肖特基二極管的三倍頻器及功率合成裝置


[0001]本專利技術涉及信號處理領域，更具體地，涉及用于集成有肖特基二極管的三倍頻器及功率合成裝置
。

技術介紹

[0002]隨著無線通信技術的快速發展，通信頻段的范圍也逐漸升高，以獲得更多可用的頻譜資源以及更高大的帶寬
。
例如，在
5G
通信中已經使用毫米波頻段
。
毫米波頻段的頻率范圍是
30GHz
至
300GHz
，太赫茲頻段的頻率范圍是
300GHz
到
3THz。
與毫米波頻段相比，太赫茲頻段具有更高的帶寬和更低的傳輸損耗，因此，在無線通信技術中是用于高速數據傳輸和無線通信的下一代技術
。
此外，太赫茲技術在目標探測和醫學成像領域也有重要的應用前景
。
[0003]太赫茲技術的應用仍然受到波源的限制
。
太赫茲波源包括基于光學元件的光學非線性效應的光學波源，以及基于半導體器件的半導體非線性效應的半導體波源
。
由于難以直接產生太赫茲電磁波，因此，采用倍頻器將微波或毫米波倍頻至太赫茲波的半導體波源占據了太赫茲波源的主要地位
。
該類波源所具有的結構緊湊
、
重量輕
、
可靠性高
、
低成本等優勢
。
[0004]半導體波源包括信號源和倍頻器，其中，倍頻器的工作原理是利用肖特基二極管的非線性特性來實現倍頻
。
該方式由于低成本
、
小體積等優點得到了廣泛的使用
。
然而，一方面，由于肖特基二極管的輸入功率限制，因此，現有的倍頻器的輸出功率低，僅能應用于太赫茲頻段的低功率場景
。
另一方面，由于倍頻器的電路設計，現有的倍頻器主要產生三倍頻的諧波信號，因此，現有的倍頻器的倍頻系數低，主要應用于太赫茲頻段的低頻端
。
[0005]此外，現有的倍頻器包括彼此獨立的肖特基二極管和微帶電路
。
肖特基二極管是獨立的分立元件，在倍頻器的裝配過程中，使用植金帶方式將肖特基二極管進行倒裝在微帶電路上
。
然而，受到貼裝工藝的影響，倍頻器的產品特性與仿真結果之間存在一定的誤差
。
由于采用裝工藝，肖特基二極管本身與微帶電路并沒有充分接觸
。
因此，肖特基二極管在工作中時，熱量在持續累積，不能有效散熱
。
從而影響肖特基二極管的倍頻效率，以及肖特基二極管的使用壽命
。
[0006]因此，期望進一步改進倍頻器的設計，以提高倍頻器的工作穩定性，以及提高倍頻系數及輸出功率，從而擴大半導體波源的應用場景
。

技術實現思路

[0007]鑒于上述問題，本專利技術的目的在于提供集成有肖特基二極管的三倍頻器及功率合成裝置，其中，采用片上的肖特基二極管陣列直接提取三倍頻的諧波，以提高倍頻器的倍頻系數，以及倍頻器的設計一致性和工作穩定性
。
[0008]根據本專利技術的一方面，提供一種三倍頻器，包括：襯底；以及位于襯底上的第一微帶電路和第一肖特基二極管陣列，其中，所述第一肖特基二極管陣列包括正向串聯連接在
第一焊盤和第二焊盤之間的至少一個第一肖特基二極管以及反向串聯連接在第一焊盤和第二焊盤之間的至少一個第二肖特基二極管，所述第一微帶電路包括輸入探針
、
輸出探針
、
以及低通濾波器，所述低通濾波器與所述輸入探針相連接，所述第一肖特基二極管陣列的第一焊盤和第二焊盤分別連接至所述低通濾波器和所述輸出探針，用于將輸入信號轉換成三倍頻的輸出信號
。
[0009]可選地，還包括：位于襯底上的第二微帶電路和第二肖特基二極管陣列，其中，所述第二微帶電路與所述第一微帶電路位于同一條直線上且形成彼此隔開的對稱結構
。
[0010]可選地，還包括：介質層，位于所述微帶電路和所述襯底之間
。
[0011]可選地，所述襯底為半導體襯底，所述至少一個第一肖特基二極管和所述至少一個第二肖特基二極管分別包括：第一外延層和第二外延層，在所述半導體襯底依次堆疊，所述第一外延層和所述第二外延層分別摻雜成
N
型，且，所述第一外延層相對于所述第二外延層重摻雜；肖特基金屬和陰極電極，分別位于所述第二外延層和所述第一外延層上
。
[0012]可選地，所述半導體襯底為未摻雜的
GaAs
襯底，所述第一外延層和所述第二外延層分別為摻雜的
GaAs
襯底
。
[0013]可選地，在所述介質層形成有空腔，所述至少一個第一肖特基二極管和所述至少一個第二肖特基二極管分別包括：位于所述空腔上方的空氣橋，所述空氣橋用于連接所述肖特基金屬
。
[0014]可選地，所述輸出信號為毫米波頻段或太赫茲頻段的電磁波
。
[0015]根據本專利技術的另一方面，提供一種功率合成裝置，包括：輸入波導和輸出波導；以及上述的三倍頻器，所述三倍頻器與所述輸入波導相耦接以接收輸出信號，與所述輸出波導相耦接以提供輸出信號，其中，所述輸出波導對至少兩路輸出信號進行功率合成，以產生合成信號
。
[0016]可選地，所述三倍頻器包括位于襯底上的第一微帶電路和第二微帶電路，所述第二微帶電路與所述第一微帶電路位于同一條直線上且形成彼此隔開的對稱結構
。
[0017]可選地，所述功率合成裝置包括單個三倍頻器，所述輸入波導包括單個輸出端，所述單個輸入端位于所述對稱結構的對稱中心，與所述第一微帶電路的輸入探針和所述第二微帶電路的輸入探針分別耦接
。
[0018]可選地，所述功率合成裝置包括多個三倍頻器，所述輸入波導包括多個輸出端，所述多個輸出端中的每個輸出端位于所述多個三倍頻器中相應三倍頻器的對稱中心，與所述第一微帶電路的輸入探針和所述第二微帶電路的輸入探針分別耦接
。
[0019]可選地，所述輸出波導包括第一輸入端和第二輸入端，所述第一輸入端和所述第二輸入端分別與所述第一微帶電路和所述第二微帶電路的輸出探針耦接
。
[0020]根據本專利技術實施例的三倍頻器，在微帶電路的襯底上集成片上肖特基二極管陣列
。
與在裝配階段帖裝分立肖特基二極管的現有設計相比，一方面無需外部鍵合連接分立肖特基二極管，因此，可以保證倍頻器的產品特性與設計階段的仿真結果一致性，另一方面片上肖特基二極管利用倍頻器的整個襯底進行散熱，因此，可以保證肖特基二極管的使用壽命以及倍頻器的工作穩定性
。
[0021]根據本專利技術實施例的三倍頻器，肖特基二極管陣列連接在低通濾波器和輸出探針之間，即串聯連接在微帶電路中，不僅激發出基波信號的諧波信號，而且抵消偶次諧波分
量，只留下奇次諧波分量，因而可以直接提取三本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.
一種三倍頻器，包括：襯底；以及位于襯底上的第一微帶電路和第一肖特基二極管陣列，其中，所述第一肖特基二極管陣列包括正向串聯連接在第一焊盤和第二焊盤之間的至少一個第一肖特基二極管以及反向串聯連接在第一焊盤和第二焊盤之間的至少一個第二肖特基二極管，所述第一微帶電路包括輸入探針
、
輸出探針
、
以及低通濾波器，所述低通濾波器與所述輸入探針相連接，所述第一肖特基二極管陣列的第一焊盤和第二焊盤分別連接至所述低通濾波器和所述輸出探針，用于將輸入信號轉換成三倍頻的輸出信號
。2.
根據權利要求1所述的三倍頻器，還包括：位于襯底上的第二微帶電路和第二肖特基二極管陣列，其中，所述第二微帶電路與所述第一微帶電路位于同一條直線上且形成彼此隔開的對稱結構
。3.
根據權利要求2所述的三倍頻器，其中，還包括：介質層，位于所述微帶電路和所述襯底之間
。4.
根據權利要求3所述的三倍頻器，其中，所述襯底為半導體襯底，所述至少一個第一肖特基二極管和所述至少一個第二肖特基二極管分別包括：第一外延層和第二外延層，在所述半導體襯底依次堆疊，所述第一外延層和所述第二外延層分別摻雜成
N
型，且，所述第一外延層相對于所述第二外延層重摻雜；肖特基金屬和陰極電極，分別位于所述第二外延層和所述第一外延層上
。5.
根據權利要求4所述的三倍頻器，其中，所述半導體襯底為未摻雜的
GaAs
襯底，所述第一外延層和所述第二外延層分別為摻雜的
GaAs
襯底
。6.
根據權利要要求4所述的三倍頻...

【專利技術屬性】
技術研發人員：南建軍，趙元春，
申請(專利權)人：蘇州伏波電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：