基于MEMS工藝的220GHz太赫茲發射機的制作方法

本發明涉及太赫茲技術領域，尤其涉及一種基于mems工藝的220ghz太赫茲發射機。

背景技術：

太赫茲（thz）波從廣義上來講，是指頻率在0.1-10thz范圍內的電磁波，其中1thz=1000ghz，也有人認為太赫茲頻率是指0.3thz-3thz范圍內的電磁波。thz波在電磁波頻譜中占有很特殊的位置，thz技術是國際科技界公認的一個非常重要的交叉前沿領域。

在太赫茲的低端頻率范圍內，有幾個頻率范圍是處于大氣窗口頻段的，包括94ghz、140ghz、220ghz、340ghz，這幾個頻段由于在大氣傳輸中損耗較低，在人體安檢、高速無線通信等領域具有潛在的應用前景，受到了廣泛的關注。在眾多應用中，都離不開對相關頻段的太赫茲發射機。本發明以220ghz太赫茲發射為例進行說明。目前要實現220ghz的發射機，需要從ka波段經過6次倍頻實現。在目前的220ghz太赫茲發射機中，整個發射鏈路其外圍腔體都是由金屬構成，采用的腔體一般為黃銅腔體。由金屬構成的腔體其重量比較重，且由于受到機加工工藝的限制，集成度不高。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是如何提供一種質量輕、集成度高的220ghz太赫茲發射機。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種基于mems工藝的220ghz太赫茲發射機，其特征在于：包括通過mems工藝制作的si基鍍金盒體和位于所述盒體內的發射機電路，所述si基鍍金盒體包括位于內側的si殼體和位于si殼體外側的金屬鍍層。

進一步的技術方案在于：所述發射機電路包括ka波段功率放大器、三次倍頻電路、w波段功率放大器和末級220ghz二次倍頻電路，所述ka波段功率放大器的輸入端接ka波段信號源，所述ka波段功率放大器的信號輸出端與所述三次倍頻電路的信號輸入端連接，所述ka波段信號源用于產生ka波段信號，所述ka波段功率放大器用于對ka波段信號源輸出的信號進行功率放大；所述三次倍頻電路的輸出端與所述w波段功率放大器的信號輸入端連接，所述三次倍頻電路用于對ka波段功率放大器輸出的信號進行三次倍頻處理；所述w波段功率放大器的信號輸出端與所述末級220ghz二次倍頻電路的信號輸入端連接，所述w波段功率放大器用于對三次倍頻電路輸出的信號進行功率放大，所述二次倍頻電路用于對w波段功率放大器輸出的信號進行二次倍頻處理。

進一步的技術方案在于：所述發射機電路包括ka波段功率放大器、二次倍頻電路、w波段功率放大器和末級220ghz三次倍頻電路，所述ka波段功率放大器的輸入端接ka波段信號源，所述ka波段功率放大器的信號輸出端與所述二次倍頻電路的信號輸入端連接，所述ka波段信號源用于產生ka波段信號，所述ka波段功率放大器用于對ka波段信號源輸出的信號進行功率放大；所述二次倍頻電路的輸出端與所述w波段功率放大器的信號輸入端連接，所述二次倍頻電路用于對ka波段功率放大器輸出的信號進行二次倍頻處理；所述w波段功率放大器的信號輸出端與所述末級220ghz三次倍頻電路的信號輸入端連接，所述w波段功率放大器用于對二次倍頻電路輸出的信號進行功率放大，所述三次倍頻電路用于對w波段功率放大器輸出的信號進行三次倍頻處理。

進一步的技術方案在于：所述發射機電路還包括表面平面天線，所述末級220ghz二次倍頻電路或末級220ghz三次倍頻電路的信號輸出端與所述表面平面天線的信號輸入端連接，所述表面平面天線用于向空間中發射220ghz太赫茲信號。

進一步的技術方案在于：所述ka波段信號源與ka波段功率放大器之間通過k頭連接。

進一步的技術方案在于：所述三次倍頻電路采用4管芯反向串聯倍頻肖特基二極管，其中每兩個管芯分為一組形成一個管芯串，每個管芯串中的兩個管芯串聯連接，兩個管芯串之間并聯連接。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：所述發射機的盒體采用mems工藝實現的si盒體，通過鍍金實現和金屬相同的功能，質量輕，大大降低了發射機的重量。且采用mems工藝，系統集成度更高。

附圖說明

圖1是本發明實施例所述發射機中所述盒體的剖視結構示意圖；

圖2是本發明實施例所述發射機中發射機電路的第一種原理框圖；

圖3是本發明實施例所述發射機中發射機電路的結構示意圖；

圖4是本發明實施例所述發射機中發射機電路的第二種原理框圖；

其中：1、si基鍍金盒體11、si殼體12、金屬鍍層2、ka波段功率放大器3、三次倍頻電路4、w波段功率放大器5、末級220ghz二次倍頻電路6、表面平面天線。

具體實施方式

下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。

本發明實施例公開了一種基于mems工藝的220ghz太赫茲發射機，包括通過mems工藝制作的si基鍍金盒體和位于所述盒體內的發射機電路，如圖1所示，所述si基鍍金盒體包括位于內側的si殼體和位于si殼體外側的金屬鍍層。

所述盒體由mems工藝實現，制作盒體的過程中，分成上下兩部分進行制作，同時需要對盒體所有的外圍進行鍍金，然后進行粘合。

本發明中，所述發射機電路的具體形式至少有兩種：

第一種：如圖2和圖3所示，所述發射機電路包括ka波段功率放大器、三次倍頻電路、w波段功率放大器和末級220ghz二次倍頻電路，所述ka波段功率放大器的輸入端接ka波段信號源，所述ka波段功率放大器的信號輸出端與所述三次倍頻電路的信號輸入端連接，所述ka波段信號源用于產生ka波段信號，所述ka波段功率放大器用于對ka波段信號源輸出的信號進行功率放大；所述三次倍頻電路的輸出端與所述w波段功率放大器的信號輸入端連接，所述三次倍頻電路用于對ka波段功率放大器輸出的信號進行三次倍頻處理；所述w波段功率放大器的信號輸出端與所述末級220ghz二次倍頻電路的信號輸入端連接，所述w波段功率放大器用于對三次倍頻電路輸出的信號進行功率放大，所述二次倍頻電路用于對w波段功率放大器輸出的信號進行二次倍頻處理。

進一步的，如圖2和圖4所述，所述發射機電路還包括表面平面天線，所述末級220ghz二次倍頻電路或末級220ghz三次倍頻電路的信號輸出端與所述表面平面天線的信號輸入端連接，所述表面平面天線用于向空間中發射220ghz太赫茲信號。

所述發射機中射頻輸入為k頭引入的ka波段信號源，ka波段信號經過ka波段功率放大器以后，進入三次倍頻電路，三次倍頻采用4管芯反向串聯倍頻肖特基二極管，倍頻效率約為5%，三次倍頻的輸出功率為10mw，三次倍頻輸出的w波段源進入w波段功率放大器，該功率放大器采用gan功放，w波段輸出功率為100mw，末級二次倍頻采用反向串聯的4陽極倍頻肖特基二極管，其倍頻效率約為20%，可輸出功率為20mw，然后從射頻輸出波導輸出，射頻輸出波導為標準的wr8標準波導，并在其上有表面平面天線，用于向空間中發射信號。

第二種：如圖4所示，所述發射機電路包括ka波段功率放大器、二次倍頻電路、w波段功率放大器和末級220ghz三次倍頻電路，所述ka波段功率放大器的輸入端接ka波段信號源，所述ka波段功率放大器的信號輸出端與所述二次倍頻電路的信號輸入端連接，所述ka波段信號源用于產生ka波段信號，所述ka波段功率放大器用于對ka波段信號源輸出的信號進行功率放大；所述二次倍頻電路的輸出端與所述w波段功率放大器的信號輸入端連接，所述二次倍頻電路用于對ka波段功率放大器輸出的信號進行二次倍頻處理；所述w波段功率放大器的信號輸出端與所述末級220ghz三次倍頻電路的信號輸入端連接，所述w波段功率放大器用于對二次倍頻電路輸出的信號進行功率放大，所述三次倍頻電路用于對w波段功率放大器輸出的信號進行三次倍頻處理。

所述發射機的盒體采用mems工藝實現的si盒體，通過鍍金實現和金屬相同的功能，質量輕，大大降低了發射機的重量。且采用mems工藝，系統集成度更高。