一种太赫兹准光功率合成与放大装置

摘要

本发明涉及一种太赫兹准光功率合成与放大装置，适用于太赫兹频段的功率合成与放大。其结构包括：微波发射喇叭天线、介质透镜A、微波放大阵列芯片、太赫兹倍频阵列芯片、介质透镜B、太赫兹喇叭接收天线。利用介质透镜A的聚焦作用，将微波发射喇叭天线输入的球面电磁波信号转换为平面波信号传输至微波放大阵列芯片，实现放大和输出。放大后的微波信号传输至太赫兹倍频阵列芯片，实现倍频和输出。倍频后的太赫兹信号通过介质透镜B，以准光波束聚焦的形式在空间合成大功率信号，与太赫兹喇叭接收天线实现耦合匹配。利用该准光功率合成结构可以输出高功率的太赫兹信号，结构简单、调试方便。

主权项

一种太赫兹准光功率合成与放大装置，其特征在于：该放大装置包括介质透镜A、第一级微波放大阵列芯片、第二级微波放大阵列芯片、第三级微波放大阵列芯片、……、第N级微波放大阵列芯片、太赫兹倍频阵列芯片和介质透镜B；其中，第一级微波放大阵列芯片由m×n个子单元组成，每个子单元在介质基片上集成了微波接收天线、微波耦合微带线、微波放大电路和微波辐射缝隙；在介质基片的正面有微波接收天线、微波放大电路和微波耦合微带线；在介质基片的背面有微波辐射缝隙，微波辐射缝隙与微波耦合微带线成十字正交关系；位于介质透镜A的焦点处的发射源发射的微波信号经过介质透镜A后被微波接收天线接收，微波接收天线将信号传输给微波放大电路，微波放大电路对接收到的信号进行放大后输出给微波耦合微带线，微波耦合微带线将信号耦合至微波辐射缝隙，微波辐射缝隙将信号耦合至第二级微波放大阵列芯片正面的第一段微波耦合微带线；第二级微波放大阵列芯片由m×n个子单元组成，每个子单元在介质基片上集成了第一段微波耦合微带线、微波放大电路、第二段微波耦合微带线和微波辐射缝隙；在介质基片的正面有第一段微波耦合微带线、微波放大电路和第二段微波耦合微带线；在介质基片的背面有微波辐射缝隙，微波辐射缝隙与第二段微波耦合微带线成十字正交关系；第一段微波耦合微带线与第一级微波放大阵列芯片背面的微波辐射缝隙成十字正交关系；第一段微波耦合微带线将耦合到的信号传输给微波放大电路，微波放大电路对接收到的信号进行放大后输出给第二段微波耦合微带线，第二段微波耦合微带线将信号耦合至微波辐射缝隙，微波辐射缝隙将信号耦合至下一级微波放大阵列芯片；第三级微波放大阵列芯片、……、第N‑1级微波放大阵列芯片与第二级微波放大阵列芯片的结构和传输方式均相同；第N级微波放大阵列芯片与第二级微波放大阵列芯片的结构相同；传输方式如下：第一段微波耦合微带线将耦合到的信号传输给微波放大电路，微波放大电路对接收到的信号进行放大后输出给第二段微波耦合微带线，第二段微波耦合微带线将信号耦合至微波辐射缝隙，微波辐射缝隙将信号耦合至太赫兹倍频阵列芯片的微波耦合微带线；太赫兹倍频阵列芯片由p×q个子单元组成，每个子单元在介质基片上集成了微波耦合微带线、太赫兹倍频器、太赫兹一分M等功分器和M个太赫兹辐射缝隙；在介质基片的正面有微波耦合微带线、太赫兹倍频器和太赫兹一分M等功分器；在介质基片的背面有M个太赫兹辐射缝隙，M个太赫兹辐射缝隙与太赫兹一分M等功分器中的太赫兹耦合微带线一一对应且成十字正交关系；微波耦合微带线将耦合到的信号传输给太赫兹倍频器，太赫兹倍频器将信号倍频至太赫兹频段，输出太赫兹信号，并将输出的太赫兹信号传输给太赫兹一分M等功分器，太赫兹一分M等功分器将太赫兹信号等分为M路相参信号，M路等幅相参信号耦合至与其一一对应的太赫兹辐射缝隙；太赫兹辐射缝隙输出太赫兹信号经过介质透镜B后由位于介质透镜B焦点处的接收设备接收。