【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及太赫茲領域，尤其涉及一種太赫茲源及相關(guān)設備。
技術(shù)介紹
1、太赫茲研究主要集中在0.1-10thz頻段。起初，這一頻段被稱為太赫茲鴻溝，原因是這一頻段夾在發(fā)展相對成熟的電子學頻譜和光學頻譜之間。太赫茲的低頻段與電子學領域的毫米波頻段有重疊，太赫茲的高頻段與光學領域的遠紅外頻段有重疊。由于這一頻率區(qū)域的特殊性，形成了早期研究的空白區(qū)。但隨著研究的開展和深入，太赫茲頻譜與技術(shù)對物理、化學、生物、電子、射電天文等領域的重要性逐漸顯現(xiàn)，得益于太赫茲光譜分辨力、安全性、透視性、瞬態(tài)性和寬帶等特性，太赫茲的應用也逐步滲透到社會經(jīng)濟以及國家安全的很多方面，例如生物醫(yī)學、雷達成像、太赫茲波譜快速檢測、高速通信、穿墻雷達等。
2、由于太赫茲在大氣中的傳輸損耗大，為滿足實際應用需求，開發(fā)出可以輸出高功率太赫茲信號的太赫茲源顯得尤為重要。近年來，由于半導體加工工藝得到了迅速的提升，各種太赫茲半導體固態(tài)器件陸續(xù)被開發(fā)出來，然而在這些太赫茲半導體固態(tài)器件輸出的太赫茲信號的輸出功率依然較小，大約在0.1mw。
3、目前，太赫茲源的結(jié)構(gòu)仍在探索中。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本申請實施例提供一種太赫茲源及相關(guān)設備，能夠產(chǎn)生輸出功率較大的太赫茲信號。
2、第一方面，本申請實施例提供了一種太赫茲源，可包括x個太赫茲單元、x個共面波導cpw結(jié)構(gòu)、x個第一金屬傳輸線和貼片天線；所述x個太赫茲單元中的每個太赫茲單元包括振蕩電路，每個所述太赫茲單元通過所述振蕩電路產(chǎn)生太赫茲頻率，x為大
3、本申請實施例中，提供了一種太赫茲源，該太赫茲源中包括多個太赫茲單元，每個太赫茲單元產(chǎn)生的太赫茲信號可以分別通過對應的共面波導結(jié)構(gòu)和金屬傳輸線傳輸?shù)酵粋€貼片天線上，進而利用貼片天線對多個太赫茲信號進行強耦合，提高太赫茲源的輸出功率。具體地，在太赫茲源中，太赫茲單元、共面波導結(jié)構(gòu)和金屬傳輸線之間一一對應，太赫茲源可以利用共面波導結(jié)構(gòu)對太赫茲信號進行傳輸以及實現(xiàn)阻抗匹配，可以降低每個太赫茲信號在傳輸過程中的損耗，并能夠使得所有太赫茲信號均可以傳遞至貼片天線，幾乎不會反射回太赫茲單元，以此為貼片天線進行強耦合提供有效保障，進而提高太赫茲源發(fā)射的太赫茲信號的輸出功率。
4、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述振蕩電路包括第一振蕩電路和第二振蕩電路；所述第一振蕩電路包括第一振蕩電感和第一二極管；所述第二振蕩電路包括第二振蕩電感和第二二極管；其中，所述第一振蕩電感的第一電極與所述外置電源的第一電極連接，所述第一振蕩電感的第一電極與所述第一二極管的第一電極連接，所述第一二極管的第二電極和所述第一振蕩電感的第二電極分別與所述外置電源的第二電極連接；所述第二振蕩電感的第一電極與所述外置電源的第一電極連接，所述第二振蕩電感的第一電極與所述第二二極管的第一電極連接，所述第二二極管的第二電極和所述第二振蕩電感的第二電極分別與所述外置電源的第二電極連接。
5、本申請實施例中，太赫茲源包括多個太赫茲單元，每個太赫茲單元可以包括2個振蕩電路(即第一振蕩電路和第二振蕩電路)，每個太赫茲單元能夠通過2個振蕩電路與共面波導結(jié)構(gòu)達到平衡，提升阻抗匹配的效果，進一步減少太赫茲信號在傳輸過程中的損耗以及減少反射回太赫茲單元的太赫茲信號，從而可以進一步提高貼片天線的耦合效率，提高太赫茲源的輸出功率。
6、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述貼片天線的形狀包括圓形、多邊形或橢圓形；所述第i個金屬傳輸線的長度為li，所述第i個金屬傳輸線的輸出端到所述貼片天線的中心的距離為di；當i取1、2、……、x不同值時，li與di的和值均相等。
7、本申請實施例中，太赫茲源包括的貼片天線可以是圓形、多邊形或者橢圓形，太赫茲源中每個金屬傳輸線的長度加上每個金屬傳輸線輸出端到貼片天線的中心的距離之和均相等。這樣能夠保證多個太赫茲信號從對應的太赫茲單元產(chǎn)生并經(jīng)過共面波導結(jié)構(gòu)后，可以通過相等的距離傳輸?shù)劫N片天線中心，使得每個太赫茲單元在貼片天線上的耦合效率一致，更易實現(xiàn)多個太赫茲單元之間產(chǎn)生單一頻率的目的，進一步提高太赫茲源的輸出功率。
8、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述太赫茲源還包括x個低通濾波器；其中，所述x個低通濾波器中的第i個低通濾波器的輸出端與所述第i個太赫茲單元的輸入端連接，所述第i個低通濾波器的輸入端與外置電源連接，所述第i個太赫茲單元通過所述第i個低通濾波器與外置電源連接；i取1、2、……、x。
9、本申請實施例中，太赫茲源還包括多個低通濾波器(數(shù)量可以與太赫茲單元數(shù)量對應)，每個太赫茲單元可以通過對應的低通濾波器與外置電源進行連接，也即是說，將低通濾波器設置在太赫茲單元與外置電源之間。可理解地，在太赫茲單元通過振蕩電路產(chǎn)生太赫茲信號后，一部分太赫茲信號會向著共面波導結(jié)構(gòu)方向傳輸，另一部分可能會向著外置電源方向傳輸(出現(xiàn)頻率泄漏)，因為太赫茲信號的頻率較高，本申請實施例中在太赫茲單元和外置電源之間設置低通濾波器后，可以將向著外置電源傳輸?shù)奶掌澬盘柗瓷浠毓裁娌▽ЫY(jié)構(gòu)方向，隨后與另一部分太赫茲信號通過共面波導結(jié)構(gòu)進行阻抗匹配合路到貼片天線，能夠有效防止太赫茲信號泄漏，從而進一步提高耦合效率，提高太赫茲源的輸出功率。
10、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述太赫茲源還包括第二金屬傳輸線，所述第二金屬傳輸線的輸出端與所述貼片天線連接，所述第二金屬傳輸線的輸入端用于與外部太赫茲信號源連接。
11、本申請實施例中，太赫茲源還可以另外包括其它金屬傳輸線，用于從外部接入太赫茲信號，其輸出端與貼片天線連接，輸入端與外部太赫茲信號源連接，因此，太赫茲源可以通過該金屬傳輸線從外部的太赫茲信號源中接入更為穩(wěn)定的太赫茲信號，基于注入鎖定技術(shù)，當改變由外部太赫茲信號源注入的太赫茲信號的頻率和功率，更好的實現(xiàn)太赫茲源中更多支路的太赫茲單元的相干功率合成，可以更容易控制太赫茲源的發(fā)射頻率和增大太赫茲源的輸出功率。
12、在一種可能的實現(xiàn)方式中，其特征在于，所述x個cpw結(jié)構(gòu)中的每個cpw結(jié)構(gòu)分別包括信號線、第一地線和第二地線；所述第一地線和所述第二地線分布在所述信號線的兩側(cè)；所述第一地線與所述信號線之間的間隙為第一間隙，所述第二地線與所述信號線之間的間隙為第二間隙；所述每個cpw結(jié)構(gòu)的輸入端的所述信號線的寬度為第一預設值，輸出端的所述信號線的寬度為第二預設值，所述每個cpw結(jié)構(gòu)中信號線的寬度沿所述cpw結(jié)構(gòu)的輸入端到輸出端的方向逐漸增大，所述第二預設值大于所述第一預設值。
13、本申請實施例中，太赫茲源中使用的共面波導結(jié)構(gòu)為漸變結(jié)構(gòu)，從共面波導結(jié)構(gòu)的輸入端到輸本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種太赫茲源，其特征在于，所述太赫茲源包括X個太赫茲單元、X個共面波導CPW結(jié)構(gòu)、X個第一金屬傳輸線和貼片天線；所述X個太赫茲單元中的每個太赫茲單元包括振蕩電路，每個所述太赫茲單元通過所述振蕩電路產(chǎn)生太赫茲頻率，X為大于1的整數(shù)；
2.如權(quán)利要求1所述的太赫茲源，其特征在于，所述振蕩電路包括第一振蕩電路和第二振蕩電路；所述第一振蕩電路包括第一振蕩電感和第一二極管；所述第二振蕩電路包括第二振蕩電感和第二二極管；
3.如權(quán)利要求1-2中任一項所述的太赫茲源，其特征在于，所述貼片天線的形狀包括圓形、多邊形或橢圓形；所述第i個金屬傳輸線的長度為Li，所述第i個金屬傳輸線的輸出端到所述貼片天線的中心的距離為Di；當i取1、2、……、X不同值時，Li與Di的和值均相等。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的太赫茲源，其特征在于，所述太赫茲源還包括X個低通濾波器；其中，所述X個低通濾波器中的第i個低通濾波器的輸出端與所述第i個太赫茲單元的輸入端連接，所述第i個低通濾波器的輸入端與外置電源連接，所述第i個太赫茲單元通過所述第i個低通濾波器與外置電源連接；i取
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的太赫茲源，其特征在于，所述太赫茲源還包括第二金屬傳輸線，所述第二金屬傳輸線的輸出端與所述貼片天線連接，所述第二金屬傳輸線的輸入端用于與外部太赫茲信號源連接。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的太赫茲源，其特征在于，所述X個CPW結(jié)構(gòu)中的每個CPW結(jié)構(gòu)分別包括信號線、第一地線和第二地線；所述第一地線和所述第二地線分布在所述信號線的兩側(cè)；所述第一地線與所述信號線之間的間隙為第一間隙，所述第二地線與所述信號線之間的間隙為第二間隙；所述每個CPW結(jié)構(gòu)的輸入端的所述信號線的寬度為第一預設值，輸出端的所述信號線的寬度為第二預設值，所述每個CPW結(jié)構(gòu)中信號線的寬度沿所述CPW結(jié)構(gòu)的輸入端到輸出端的方向逐漸增大；所述第二預設值大于所述第一預設值。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的太赫茲源，其特征在于，所述X個太赫茲單元、所述X個CPW結(jié)構(gòu)、所述X個第一金屬傳輸線和所述貼片天線設置在所述太赫茲源的基板正面，所述基板的背面覆蓋有金屬層底板，所述金屬層底板的中心為鏤空結(jié)構(gòu)，所述鏤空結(jié)構(gòu)的形狀包括圓形、多邊形或橢圓形。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項所述的太赫茲源，其特征在于，所述貼片天線設置在所述太赫茲源的第一元件層上，所述X個CPW結(jié)構(gòu)設置在所述太赫茲源的第二元件層上，所述第一元件層和所述第二元件層之間存在介質(zhì)層，所述X個第一金屬傳輸線通過所述介質(zhì)層中的穿孔對所述貼片天線和所述X個CPW結(jié)構(gòu)進行連接。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項所述的太赫茲源，其特征在于，所述X個第一金屬傳輸線分別于所述貼片天線連接，得到X個連接點；所述X個連接點圍繞所述貼片天線的中心分布。
10.一種太赫茲源陣列，其特征在于，包括多個如權(quán)利要求1-9中任一項所述的太赫茲源。
11.一種太赫茲源系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-9中任一項所述的太赫茲源和外置天線；或包括如權(quán)利要求10所述的太赫茲源陣列和所述外置天線；所述太赫茲源或所述太赫茲源陣列設置在所述外置天線的焦點位置。
12.一種電子設備，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-9中任一項所述的太赫茲源、或如權(quán)利要求10中所述的太赫茲源陣列、或如權(quán)利要求11中所述的太赫茲源系統(tǒng)，所述電子設備還包括主處理器，所述主處理器與所述太赫茲源、所述太赫茲源陣列或所述太赫茲源系統(tǒng)耦合，所述主處理器用于指示所述太赫茲源、所述太赫茲源陣列或所述太赫茲源系統(tǒng)產(chǎn)生和/或發(fā)射太赫茲；所述電子設備還包括存儲器，所述存儲器用于保存所述主處理器和所述太赫茲源、所述太赫茲源陣列或所述太赫茲源系統(tǒng)運行時必要的程序指令和數(shù)據(jù)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種太赫茲源，其特征在于，所述太赫茲源包括x個太赫茲單元、x個共面波導cpw結(jié)構(gòu)、x個第一金屬傳輸線和貼片天線；所述x個太赫茲單元中的每個太赫茲單元包括振蕩電路，每個所述太赫茲單元通過所述振蕩電路產(chǎn)生太赫茲頻率，x為大于1的整數(shù)；
2.如權(quán)利要求1所述的太赫茲源，其特征在于，所述振蕩電路包括第一振蕩電路和第二振蕩電路；所述第一振蕩電路包括第一振蕩電感和第一二極管；所述第二振蕩電路包括第二振蕩電感和第二二極管；
3.如權(quán)利要求1-2中任一項所述的太赫茲源，其特征在于，所述貼片天線的形狀包括圓形、多邊形或橢圓形；所述第i個金屬傳輸線的長度為li，所述第i個金屬傳輸線的輸出端到所述貼片天線的中心的距離為di；當i取1、2、……、x不同值時，li與di的和值均相等。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的太赫茲源，其特征在于，所述太赫茲源還包括x個低通濾波器；其中，所述x個低通濾波器中的第i個低通濾波器的輸出端與所述第i個太赫茲單元的輸入端連接，所述第i個低通濾波器的輸入端與外置電源連接，所述第i個太赫茲單元通過所述第i個低通濾波器與外置電源連接；i取1、2、……、x。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的太赫茲源，其特征在于，所述太赫茲源還包括第二金屬傳輸線，所述第二金屬傳輸線的輸出端與所述貼片天線連接，所述第二金屬傳輸線的輸入端用于與外部太赫茲信號源連接。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的太赫茲源，其特征在于，所述x個cpw結(jié)構(gòu)中的每個cpw結(jié)構(gòu)分別包括信號線、第一地線和第二地線；所述第一地線和所述第二地線分布在所述信號線的兩側(cè)；所述第一地線與所述信號線之間的間隙為第一間隙，所述第二地線與所述信號線之間的間隙為第二間隙；所述每個cpw結(jié)構(gòu)的輸入端的所述信號線的寬度為第一預設值，輸出端的所述信號線的寬度為第二預設值，所述每個cpw結(jié)構(gòu)中信號線的寬度沿所述c...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：俞熊斌，吳濤，吳懿鑫，陳特彥，
申請(專利權(quán))人：華為技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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