专利摘要

本发明公开了利用共面传输线的太赫兹二倍频器，包括基波输入波导和主体波导，基波输入波导与主体波导连通；主体波导的内腔底面设置有介质基板，介质基板的左端伸出主体波导后延伸进基波输入波导内，介质基板上设置有下表面与介质基板上表面齐平的共面波导传输线，共面波导传输线包括从左到右依次连接的短路传输线、一级连接传输线、匹配传输线、输出波导匹配传输线、直流偏置低通滤波器，还包括输出波导，输出波导与主体波导交叉连接，输出波导与主体波导的重合区域为区域M，输出波导匹配传输线设置在区域M内；输出波导的左侧设置有2个共面传输线接地传输线，还包括倒贴的四管芯倍频二极管。

权利要求

1.利用共面传输线的太赫兹二倍频器，其特征在于：包括轴线沿X轴设置的基波输入波导（1）和轴线沿X轴设置的主体波导（2），基波输入波导（1）的右端与主体波导（2）的左端连通；主体波导（2）的内腔底面设置有介质基板（4），介质基板（4）的左端伸出主体波导（2）后延伸进基波输入波导（1）内，介质基板（12）上设置有下表面与介质基板（12）上表面齐平的共面波导传输线，共面波导传输线包括从左到右依次连接的短路传输线（21）、一级连接传输线（22）、匹配传输线、输出波导匹配传输线（26）、直流偏置低通滤波器，直流偏置低通滤波器采用下表面与介质基板（12）上表面齐平的传输线构成；还包括轴线沿Y轴方向设置的输出波导（3），输出波导（3）与主体波导（2）交叉连接，输出波导（3）与主体波导（2）的重合区域为区域M，输出波导匹配传输线（26）设置在区域M内；输出波导（3）的左侧设置有2个轴线沿X轴方向设置的共面传输线接地传输线（30），输出波导（3）的右侧设置有2个轴线沿X轴方向设置的耦合接地传输线（31），共面传输线接地传输线（30）和耦合接地传输线（31）都为下表面与介质基板（12）上表面齐平的接地传输线，共面传输线接地传输线（30）和耦合接地传输线（31）都与主体波导的内侧壁连接，2个共面传输线接地传输线（30）分别设置在一级连接传输线（22）X轴方向轴线的两侧，2个耦合接地传输线（31）分别设置在直流偏置低通滤波器X轴方向轴线的两侧，还包括倒贴的四管芯倍频二极管（5），四管芯倍频二极管（5）位于基波输入波导（1）的内腔区域内，四管芯倍频二极管（5）包括5个一字排列的多层半导体块，5个多层半导体块都装配在同一个支撑板（46）上，5个多层半导体块远离支撑板（46）的一侧都设置有空气桥焊盘（45），5个多层半导体块分别是：多层半导体块B（423）、多层半导体块A（422）、中间多层半导体块（421）、多层半导体块C(424)、多层半导体块D（425），中间多层半导体块（421）上的空气桥焊盘（45）通过金属阳极空气桥（43）分别与多层半导体块A（422）和多层半导体块C(424)桥接，多层半导体块A（422）上的空气桥焊盘（45）通过金属阳极空气桥（43）与多层半导体块B（423）桥接，多层半导体块C(424)上的空气桥焊盘（45）通过金属阳极空气桥（43）与多层半导体块D（425）桥接，中间多层半导体块（421）上的空气桥焊盘（45）倒扣粘接在一级连接传输线（22）上，多层半导体块B（423）和多层半导体块D（425）上的空气桥焊盘（45）分别倒扣粘接在2个共面传输线接地传输线（30）上。

2.根据权利要求1所述的利用共面传输线的太赫兹二倍频器，其特征在于：基波输入波导（1）包括沿X轴方向依次顺连的大口径波导管（11）、渐变波导管（12）、小口径波导管（13），渐变波导管（12）的大口径端与大口径波导管（11）的右端连接，渐变波导管（12）的小口径端与小口径波导管（13）的左端连接，小口径波导管（13）的右端与主体波导的左端连接，短路传输线和四管芯倍频二极管（5）都设置在小口径波导管（13）内。

3.根据权利要求2所述的利用共面传输线的太赫兹二倍频器，其特征在于：小口径波导管（13）面向主体波导的一端为凸出方向指向右方的弧形端面（14），主体波导的左端面与弧形端面（14）连接并导通，小口径波导管（13）的内径宽度等于主体波导的内径宽度等于介质基板的宽度，小口径波导管（13）的高度大于主体波导的高度。

4.根据权利要求1所述的利用共面传输线的太赫兹二倍频器，其特征在于：匹配传输线包括从左到右顺次连接的一级匹配传输线（23）、二级匹配传输线（24）、三级匹配传输线（25），一级匹配传输线（23）的左端与一级连接传输线（22）的右端连接，三级匹配传输线（25）的右端与输出波导匹配传输线（26）的左端连接，一级匹配传输线（23）的宽度大于二级匹配传输线（24）的最大宽度，二级匹配传输线（24）的宽度大于三级匹配传输线（25）的最大宽度。

5.根据权利要求4所述的利用共面传输线的太赫兹二倍频器，其特征在于：二级匹配传输线（24）和三级匹配传输线（25）都包括互相连接的宽匹配传输线和窄匹配传输线，宽匹配传输线的宽度大于窄匹配传输线的宽度，二级匹配传输线（24）的宽匹配传输线与一级匹配传输线（23）连接，二级匹配传输线（24）的窄匹配传输线与三级匹配传输线（25）的宽匹配传输线连接，三级匹配传输线（25）的窄匹配传输线与输出波导匹配传输线（26）连接。

6.根据权利要求1所述的利用共面传输线的太赫兹二倍频器，其特征在于：短路传输线的宽度从左到右逐渐变小。

7.根据权利要求6所述的利用共面传输线的太赫兹二倍频器，其特征在于：短路传输线的形状为梯形或三角形或扇形。

8.根据权利要求1所述的利用共面传输线的太赫兹二倍频器，其特征在于直流偏置低通滤波器包括与输出波导匹配传输线（26）右端连接的滤波前置匹配传输线（27），滤波前置匹配传输线（27）右侧设置有滤波后置匹配传输线（29），滤波前置匹配传输线（27）的右侧连接有一个滤波竖向连接传输线（32），滤波后置匹配传输线（29）的左侧也连接有一个滤波竖向连接传输线（32），2个滤波竖向连接传输线（32）之间连接有滤波横向连接传输线（28）；滤波横向连接传输线（28）沿X轴方向的轴线两侧分别设有1个T形开路枝节，这个2个T形开路枝节以滤波横向连接传输线（28）沿X轴方向的轴线进行对称布置，T形开路枝节包括与滤波横向连接传输线（28）连接的竖向枝节，竖向枝节的长边与Y轴方向平行，竖向枝节远离滤波横向连接传输线（28）的一端连接有一个横向枝节，横向枝节的长边与X轴方向平行。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的利用共面传输线的太赫兹二倍频器，其特征在于：所述输出波导（3）包括沿Y轴方向依次顺连的大口径波导管M、渐变波导管M、小口径波导管M，渐变波导管M的大口径端与大口径波导管M连接，渐变波导管M的小口径端与小口径波导管M连接，小口径波导管M与主体波导交叉连接，输出波导匹配传输线（26）设置在小口径波导管M内。

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹技术领域，具体是指利用共面传输线的太赫兹二倍频器。

背景技术

THz波是指频率在0.1~10THz频率范围内的电磁波，该波段处于微波与红外光波之间，是人类目前尚未完全开发的一个电磁波谱区，太赫兹技术从被提出以来以极快的速度发展。太赫兹倍频器作为太赫兹接收机端混频器的本振源或发射机的辐射源，已成为太赫兹前端系统的关键器件。随着太赫兹技术的广泛应用，对太赫兹倍频器的性能要求也越来越高。在现有的技术中W波段频率源的制作和性能已比较稳定，但随着频率的升高，频率源的制作和稳定性是难以解决的问题，且频率源的制作成本很高，因此现存的太赫兹高频段的频率源都是采用一级或多级倍频单元从W 波段倍频得到的。特别是在太赫兹接收机和发射机系统中，倍频器是作为频率源提供功率来驱动整个系统的，其性能的好坏和制作的成本将直接影响太赫兹系统的发展。在现有技术中，太赫兹二倍频器的实现有两种方法：一是采用非平衡二极管对倍频，然后用滤波器将二倍频频率提取出来；二是采用平衡的反向并联二极管对产生偶次谐波抑制奇次谐波从而输出二次倍频频率。但两种二倍频器的实现方式中电路的接地和直流偏置回路的接地都是采用通过在基板边缘引出金属薄板的方式来处理的，这样在加工的时候要对接地金属板进行单独处理，增加了加工和装配的难度，增大了装配对电路结果的影响，降低了设计精度。由于共面传输线在微带线的边缘有接地金属放置在空气腔中时可以与腔体壁直接相连实验接地，因此通过引入共面波导在电路内直接接地的方式提供直流地和射频地，可以有效的解决上述问题。

自20世纪90年代中期开始，世界上许多国家在军事、航天技术、医学、大气探测等领域对太赫兹科学技术的研究提供了大量的研发资金，并在该领域取得了丰硕的研究成果。但是，目前太赫兹技术远不及微波和光学技术的成熟应用，其发展在很大程度上受制于太赫兹波源和太赫兹探测设备的限制。当今主要有三条路径开发太赫兹波源：（1）激光光学技术，如半导体激光器、气体激光器等，这类技术主要基于激光技术向太赫兹高频端发展；（2）以电真空器件、二极管、三极管技术等微波器件为代表的电子技术主导微波技术向太赫兹低频端发展；（3）超快激光技术，该类技术是从1 THz向低频和高频同时发展。由于空间、星际、射电天文等学科的快速推动，基于微波技术向太赫兹技术发展的倍频源研究占据了THz辐射源的主要地位。基于半导体倍频的固态源具有结构紧凑、重量轻、可靠性高、低噪声、低成本等其他THz辐射源不具备的优势，所以备受人们的关注，成为THz辐射源研究的最大热点。

近年来，基于太赫兹波倍频技术的太赫兹波固态源受到了国内外的广泛关注和研究，并已取得了重大的进步和众多研究成果，从而带动了太赫兹波倍频技术本身的迅速发展，因而目前太赫兹波倍频器的实现技术已经取得了前所未有的成就。在现有的太赫兹固态源中常用的二倍频器多是采用平衡二极管对实现的，且利用平面肖特基二极管加工工艺将多个管芯集成在一个基片上来提高二极管的一致性。在多管芯二极管模型的基础上利用微带线或者悬置微带线等实现外围无源电路，使二极管对相对于输出端为平衡的同向并联连接形成二倍频电路，并通过输出双工器实现二次谐波的输出和直流偏置的加载。在比较经典的二倍频器电路中利用电磁模式正交来隔离输入和输出电路。在输入端基波信号以TE₁₀模耦合到反向串联二极管对。然而，在输出端奇次谐波受到抑制，二极管对产生的偶次谐波信号以TEM模式传输，进而实现模式正交。实际电路中，二极管对对于输入波导是串联形式，对于输出波导则为并联耦合形式。这种结构具有抑制奇次谐波和输入输出端相互隔离的特点，所以在设计中输入输出端之间不用专门加入滤波器进行滤波隔离，这样既可以简化倍频的结构又可以减小能量在传输过程中的损耗，有利于二倍频器的高效率设计。由于二极管对的不完全对称产生不平衡电流以及二极管的直流偏置电流接地，因此需要考虑电路的接地问题，通常是在放置二极管的基板边缘引出对称的金属板来实现接地。

现有技术的缺点是：在现有技术中，二倍频器中的无源电路采用的是在介质基板边缘向外伸出对称的两段金属薄板来实现射频地和直流回路。这增加了加工难度，同时使得装配精度对结果的影响比较大，这一点在太赫兹设计中极为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供利用共面传输线的太赫兹二倍频器，本发明采用共面波导传输线代替传统的微带线和悬置微带线来设计二倍频器的外围无源电路，在电路内直接与腔体壁连接实现射频地和直流回路，这样可以减少后续的装配步骤，使电路结构更加简单易于加工和装配，且使基板长度更短。

本发明的实现方案如下：

利用共面传输线的太赫兹二倍频器，包括轴线沿X轴设置的基波输入波导和轴线沿X轴设置的主体波导，基波输入波导的右端与主体波导的左端连通；主体波导的内腔底面设置有介质基板，介质基板的左端伸出主体波导后延伸进基波输入波导内，介质基板上设置有下表面与介质基板上表面齐平的共面波导传输线，共面波导传输线包括从左到右依次连接的短路传输线、一级连接传输线、匹配传输线、输出波导匹配传输线、直流偏置低通滤波器，直流偏置低通滤波器采用下表面与介质基板上表面齐平的传输线构成；还包括轴线沿Y轴方向设置的输出波导，输出波导与主体波导交叉连接，输出波导与主体波导的重合区域为区域M，输出波导匹配传输线设置在区域M内；输出波导的左侧设置有2个轴线沿X轴方向设置的共面传输线接地传输线，输出波导的右侧设置有2个轴线沿X轴方向设置的耦合接地传输线，共面传输线接地传输线和耦合接地传输线都为下表面与介质基板上表面齐平的接地传输线，共面传输线接地传输线和耦合接地传输线都与主体波导的内侧壁连接，2个共面传输线接地传输线分别设置在一级连接传输线X轴方向轴线的两侧，2个耦合接地传输线分别设置在直流偏置低通滤波器X轴方向轴线的两侧，还包括倒贴的四管芯倍频二极管，四管芯倍频二极管位于基波输入波导的内腔区域内，四管芯倍频二极管包括5个一字排列的多层半导体块，5个多层半导体块都装配在同一个支撑板上，5个多层半导体块远离支撑板的一侧都设置有空气桥焊盘，5个多层半导体块分别是：多层半导体块B、多层半导体块A、中间多层半导体块、多层半导体块C、多层半导体块D，中间多层半导体块上的空气桥焊盘通过金属阳极空气桥分别与多层半导体块A和多层半导体块C桥接，多层半导体块A上的空气桥焊盘通过金属阳极空气桥与多层半导体块B桥接，多层半导体块C上的空气桥焊盘通过金属阳极空气桥与多层半导体块D桥接，中间多层半导体块上的空气桥焊盘倒扣粘接在一级连接传输线上，多层半导体块B和多层半导体块D上的空气桥焊盘分别倒扣粘接在2个共面传输线接地传输线上。

上述结构中，包括基波输入波导、主体波导、输出波导都优先采用标准矩形波导，介质基板优先采用石英基板。其中介质基板为0.05mm厚的石英基板；无源电路采用石英基板上的共面波导传输线实现；基波输入波导优先采用标准矩形波导WR-6.5，基波输入波导作为输入端口通过矩形波导减高进行匹配；其中短路传输线对于二次谐波为短路端，可将传输过来的二次谐波反射回去由输出端输出，短路传输线做成宽度渐变的形状可以有效的减小所需的长度，例如将短路传输线设置成宽度渐变的梯形或三角形或扇形；四管芯倍频二极管采用平面接触型肖特基二极管，四管芯倍频二极管的四个管芯级联的加工在一个支撑板上，并通过基波输入波导中的场分布和一级连接传输线实现四管芯对输入端的反向串联和对输出端的同向并联构成二倍频电路；其中四管芯倍频二极管倒贴在一级连接传输线上，四管芯倍频二极管两端与的共面传输线接地传输线连接使四管芯倍频二极管接地，四管芯倍频二极管中间与一级连接传输线相连使能量进入四管芯倍频二极管；其中四管芯倍频二极管完全放置在基波输入波导中，并通过调节介质基板的宽度使之不向外伸出；其中，介质基板从E面纵向插入基波输入波导之中，基波输入波导减高后窄边宽度和介质基板宽度一致；其中匹配传输线作为匹配电路对输入结构和输出结构在二次谐波频率下进行匹配使二次谐波可以很好的传输到输出电路；其中匹配传输线采用多枝节四分一波长匹配器实现；其中输出波导采用经典E面插入波导—微带过渡结构，在本发明中，该微带线换成共面传输线传输线，即采用设置在在介质基板上面的输出波导匹配传输线与输出波导进行匹配输出，输出波导用标准矩形波导WR-3.4；其中直流偏置低通滤波器采用对称的双T型结构的低通滤波器，该结构可大幅度减小低通滤波器长度且设计简单；其中直流偏置低通滤波器可以通过直流信号和低频信号，且截止二次谐波，防止二次谐波由直流偏置电路泄露；其中输出波导和直流偏置低通滤波器构成输出双工器，实现四管芯倍频二极管偏压的加载和二次谐波的输出；其中基波输入波导以TE10模的模式传输基波信号进入四管芯倍频二极管，在输出端奇次谐波受到抑制，四管芯倍频二极管对产生的偶次谐波信号以TEM模式传输，进而实现模式正交。其中该电路具有抑制奇次谐波和输入输出端相互隔离的特点，所以在设计中在输入输出端之间不用专门加入滤波器进行滤波隔离。其中所述2种接地传输线与主体波导的腔体内壁直接相连实现接地。

基波输入波导进行减高处理的实现方式为：基波输入波导包括沿X轴方向依次顺连的大口径波导管、渐变波导管、小口径波导管，渐变波导管的大口径端与大口径波导管的右端连接，渐变波导管的小口径端与小口径波导管的左端连接，小口径波导管的右端与主体波导的左端连接，短路传输线和四管芯倍频二极管都设置在小口径波导管内。

小口径波导管面向主体波导的一端为凸出方向指向右方的弧形端面，主体波导的左端面与弧形端面连接并导通，小口径波导管的内径宽度等于主体波导的内径宽度等于介质基板的宽度，小口径波导管的高度大于主体波导的高度。

匹配传输线实现多枝节四分一波长匹配器的具体方式为：匹配传输线包括从左到右顺次连接的一级匹配传输线、二级匹配传输线、三级匹配传输线，一级匹配传输线的左端与一级连接传输线的右端连接，三级匹配传输线的右端与输出波导匹配传输线的左端连接，一级匹配传输线的宽度大于二级匹配传输线的最大宽度，二级匹配传输线的宽度大于三级匹配传输线的最大宽度。二级匹配传输线和三级匹配传输线都包括互相连接的宽匹配传输线和窄匹配传输线，宽匹配传输线的宽度大于窄匹配传输线的宽度，二级匹配传输线的宽匹配传输线与一级匹配传输线连接，二级匹配传输线的窄匹配传输线与三级匹配传输线的宽匹配传输线连接，三级匹配传输线的窄匹配传输线与输出波导匹配传输线连接。

短路传输线采用渐变方式缩小其长度的具体实现方式为：短路传输线的宽度从左到右逐渐变小。短路传输线的形状为梯形或三角形或扇形。传统的短路传输线为级变结构，即宽度保持一定值后突然跳变到另一个宽度并保持该跳变宽度不变。

直流偏置低通滤波器的具体结构为：直流偏置低通滤波器包括与输出波导匹配传输线右端连接的滤波前置匹配传输线，滤波前置匹配传输线右侧设置有滤波后置匹配传输线，滤波前置匹配传输线的右侧连接有一个滤波竖向连接传输线，滤波后置匹配传输线的左侧也连接有一个滤波竖向连接传输线，2个滤波竖向连接传输线之间连接有滤波横向连接传输线；滤波横向连接传输线沿X轴方向的轴线两侧分别设有1个T形开路枝节，这个2个T形开路枝节以滤波横向连接传输线沿X轴方向的轴线进行对称布置，T形开路枝节包括与滤波横向连接传输线连接的竖向枝节，竖向枝节的长边与Y轴方向平行，竖向枝节远离滤波横向连接传输线的一端连接有一个横向枝节，横向枝节的长边与X轴方向平行。

输出波导从结构形态上与基波输入波导的结构形态一致，二者的差异在于所设置的方向交叉垂直设置，并在尺寸上有所差异。所述输出波导包括沿Y轴方向依次顺连的大口径波导管M、渐变波导管M、小口径波导管M，渐变波导管M的大口径端与大口径波导管M连接，渐变波导管M的小口径端与小口径波导管M连接，小口径波导管M与主体波导交叉连接，输出波导匹配传输线设置在小口径波导管M内。

本发明的优点为：1、相比现有技术该发明采用共面波导形式在电路内直接接地，减少装配步骤，减小了加工和装配对结果的影响。

2、相比现有技术该发明结构更加紧凑、尺寸更小。由于采用共面波导传输线和CMRC结构的滤波器使电路的横向长度很小，易于石英基板的加工。

附图说明

图1为本发明的俯视整体结构示意图。

图2为图1的侧视结构示意图。

图3为图1中A-A向的切面结构示意图。

图4为四管芯倍频二极管正面示意图。

图5为直流偏置低通滤波器的仿真参数示意图。

图6为输出双工器的仿真参数示意图。

图中的标号分别表示为：1、基波输入波导；2、主体波导；3、输出波导；4、介质基板；5、四管芯倍频二极管； 11、大口径波导管；12、渐变波导管；13、小口径波导管；14、弧形端面；21、短路传输线；22、一级连接传输线；23、一级匹配传输线；24、二级匹配传输线；25、三级匹配传输线；26、输出波导匹配传输线；27、滤波前置匹配传输线；28、滤波横向连接传输线；29、滤波后置匹配传输线；30、共面传输线接地传输线；31、耦合接地传输线；32、滤波竖向连接传输线；43、金属阳极空气桥；45、空气桥焊盘；46、支撑板；421、中间多层半导体块；422、多层半导体块A、423、多层半导体块B；424、多层半导体块C；425、多层半导体块D。

方向说明：在图1中，长度方向是指图1的从左到右方向，即X轴线方向，宽度方向与长度方向垂直，即Y轴线方向，高度方向是指俯视该图1指向纸面， 以介质基板为例，所有的宽度方向与介质基板的宽边方向一致，所有的长度方向与介质基板的长度方向一致。

具体实施方式

实施例一

如图1至图6所示。

利用共面传输线的太赫兹二倍频器，包括轴线沿X轴设置的基波输入波导1和轴线沿X轴设置的主体波导2，基波输入波导1的右端与主体波导2的左端连通；主体波导2的内腔底面设置有介质基板4，介质基板4的左端伸出主体波导2后延伸进基波输入波导1内，介质基板12上设置有下表面与介质基板12上表面齐平的共面波导传输线，共面波导传输线包括从左到右依次连接的短路传输线21、一级连接传输线22、匹配传输线、输出波导匹配传输线26、直流偏置低通滤波器，直流偏置低通滤波器采用下表面与介质基板12上表面齐平的传输线构成；还包括轴线沿Y轴方向设置的输出波导3，输出波导3与主体波导2交叉连接，输出波导3与主体波导2的重合区域为区域M，输出波导匹配传输线26设置在区域M内；输出波导3的左侧设置有2个轴线沿X轴方向设置的共面传输线接地传输线30，输出波导3的右侧设置有2个轴线沿X轴方向设置的耦合接地传输线31，共面传输线接地传输线30和耦合接地传输线31都为下表面与介质基板12上表面齐平的接地传输线，共面传输线接地传输线30和耦合接地传输线31都与主体波导的内侧壁连接，2个共面传输线接地传输线30分别设置在一级连接传输线22X轴方向轴线的两侧，2个耦合接地传输线31分别设置在直流偏置低通滤波器X轴方向轴线的两侧，还包括倒贴的四管芯倍频二极管5，四管芯倍频二极管5位于基波输入波导1的内腔区域内，四管芯倍频二极管5包括5个一字排列的多层半导体块，5个多层半导体块都装配在同一个支撑板46上，5个多层半导体块远离支撑板46的一侧都设置有空气桥焊盘45，5个多层半导体块分别是：多层半导体块B423、多层半导体块A422、中间多层半导体块421、多层半导体块C424、多层半导体块D425，中间多层半导体块421上的空气桥焊盘45通过金属阳极空气桥43分别与多层半导体块A422和多层半导体块C424桥接，多层半导体块A422上的空气桥焊盘45通过金属阳极空气桥43与多层半导体块B423桥接，多层半导体块C424上的空气桥焊盘45通过金属阳极空气桥43与多层半导体块D425桥接，中间多层半导体块421上的空气桥焊盘45倒扣粘接在一级连接传输线22上，多层半导体块B423和多层半导体块D425上的空气桥焊盘45分别倒扣粘接在2个共面传输线接地传输线30上。

上述结构中，包括基波输入波导1、主体波导、输出波导都优先采用标准矩形波导，介质基板优先采用石英基板。其中介质基板为0.05mm厚的石英基板；无源电路采用石英基板上的共面波导传输线实现；基波输入波导优先采用标准矩形波导WR-6.5，基波输入波导作为输入端口通过矩形波导减高进行匹配；其中短路传输线对于二次谐波为短路端，可将传输过来的二次谐波反射回去由输出端输出，短路传输线做成宽度渐变的形状可以有效的减小所需的长度，例如将短路传输线设置成宽度渐变的梯形或三角形或扇形；四管芯倍频二极管采用平面接触型肖特基二极管，四管芯倍频二极管的四个管芯级联的加工在一个支撑板上，并通过基波输入波导中的场分布和一级连接传输线22实现四管芯对输入端的反向串联和对输出端的同向并联构成二倍频电路；其中四管芯倍频二极管倒贴在一级连接传输线22上，四管芯倍频二极管两端与的共面传输线接地传输线30连接使四管芯倍频二极管接地，四管芯倍频二极管中间与一级连接传输线22相连使能量进入四管芯倍频二极管；其中四管芯倍频二极管完全放置在基波输入波导1中，并通过调节介质基板的宽度使之不向外伸出；其中，介质基板从E面纵向插入基波输入波导1之中，基波输入波导1减高后窄边宽度和介质基板宽度一致；其中匹配传输线作为匹配电路对输入结构和输出结构在二次谐波频率下进行匹配使二次谐波可以很好的传输到输出电路；其中匹配传输线采用多枝节四分一波长匹配器实现；其中输出波导采用经典E面插入波导—微带过渡结构，在本发明中，该微带线换成共面波导传输线，即采用与介质基板共面的输出波导匹配传输线26与输出波导进行匹配输出，输出波导用标准矩形波导WR-3.4；其中直流偏置低通滤波器采用对称的双T型结构的低通滤波器，该结构可大幅度减小低通滤波器长度且设计简单；其中直流偏置低通滤波器可以通过直流信号和低频信号，且截止二次谐波，防止二次谐波由直流偏置电路泄露；其中输出波导和直流偏置低通滤波器构成输出双工器，实现四管芯倍频二极管偏压的加载和二次谐波的输出；其中基波输入波导以TE10模的模式传输基波信号进入四管芯倍频二极管，在输出端奇次谐波受到抑制，四管芯倍频二极管对产生的偶次谐波信号以TEM模式传输，进而实现模式正交。其中该电路具有抑制奇次谐波和输入输出端相互隔离的特点，所以在设计中在输入输出端之间不用专门加入滤波器进行滤波隔离。其中所述2种接地传输线与主体波导的腔体内壁直接相连实现接地。

基波输入波导进行减高处理的实现方式为：基波输入波导1包括沿X轴方向依次顺连的大口径波导管11、渐变波导管12、小口径波导管13，渐变波导管12的大口径端与大口径波导管11的右端连接，渐变波导管12的小口径端与小口径波导管13的左端连接，小口径波导管13的右端与主体波导的左端连接，短路传输线和四管芯倍频二极管5都设置在小口径波导管13内。如图1，大口径波导管11的长度为H1，渐变波导管12沿X轴方向的长度为H2，小口径波导管13的长度为H3，主体波导的长度为H4。

小口径波导管13面向主体波导的一端为凸出方向指向右方的弧形端面14，主体波导的左端面与弧形端面14连接并导通，小口径波导管13的内径宽度等于主体波导的内径宽度等于介质基板的宽度，小口径波导管13的高度大于主体波导的高度。

基波输入波导的整体输入过渡结构由基波输入波导和四管芯倍频二极管构成， 其中大口径波导管11的宽边宽度为a，其频率范围由该波导TE₁₀模式截止频率确定。主体波导的高度为c，也即小口径波导管13面向主体波导的一端的开口面的高度为c，c的取值对于输出匹配电路阻抗匹配影响很大。小口径波导管13在减高后的高度为b，b值对输入匹配电路阻抗匹配影响很大。从四管芯倍频二极管到TE₁₀模式截止面的距离为d，该值对输入匹配电路影响也很大。e为四管芯倍频二极管到大口径波导管的距离，e值的选取对输入匹配电路阻抗影响也很大。以上参数的取值虽然对输入匹配电路影响很大，但是对输出匹配电路的影响非常小。

四管芯倍频二极管产生的倍频输出信号会向四管芯倍频二极管的左右方向传输，由于在小口径波导管设计时就考虑了对输出频率下TM11模式的抑制，所以只需保证小口径波导管足够长，就足以使输出功率只向输出端传播。

匹配传输线实现多枝节四分一波长匹配器的具体方式为：匹配传输线包括从左到右顺次连接的一级匹配传输线23、二级匹配传输线24、三级匹配传输线25，一级匹配传输线23的左端与一级连接传输线22的右端连接，三级匹配传输线25的右端与输出波导匹配传输线26的左端连接，一级匹配传输线23的宽度大于二级匹配传输线24的最大宽度，二级匹配传输线24的宽度大于三级匹配传输线25的最大宽度。二级匹配传输线24和三级匹配传输线25都包括互相连接的宽匹配传输线和窄匹配传输线，宽匹配传输线的宽度大于窄匹配传输线的宽度，二级匹配传输线24的宽匹配传输线与一级匹配传输线23连接，二级匹配传输线24的窄匹配传输线与三级匹配传输线25的宽匹配传输线连接，三级匹配传输线25的窄匹配传输线与输出波导匹配传输线26连接。

短路传输线采用渐变方式缩小其长度的具体实现方式为：短路传输线的宽度从左到右逐渐变小。短路传输线的形状为梯形或三角形或扇形。传统的短路传输线为级变结构，即宽度保持一定值后突然跳变到另一个宽度并保持该跳变宽度不变。

直流偏置低通滤波器的具体结构为：直流偏置低通滤波器包括与输出波导匹配传输线26右端连接的滤波前置匹配传输线27，滤波前置匹配传输线27右侧设置有滤波后置匹配传输线29，滤波前置匹配传输线27的右侧连接有一个滤波竖向连接传输线32，滤波后置匹配传输线29的左侧也连接有一个滤波竖向连接传输线32，2个滤波竖向连接传输线32之间连接有滤波横向连接传输线28；滤波横向连接传输线28沿X轴方向的轴线两侧分别设有1个T形开路枝节，这个2个T形开路枝节以滤波横向连接传输线28沿X轴方向的轴线进行对称布置，T形开路枝节包括与滤波横向连接传输线28连接的竖向枝节，竖向枝节的长边与Y轴方向平行，竖向枝节远离滤波横向连接传输线28的一端连接有一个横向枝节，横向枝节的长边与X轴方向平行。

直流偏置低通滤波器采用上下对称的双T形开路枝节结构，T形开路枝节相对于中间的滤波横向连接传输线28为开路枝节，且T形开路枝节中的横向枝节与耦合接地传输线形成耦合。横向枝节增加了共面传输线间相互耦合，因此相对于普通的高低阻抗低通滤波器尺寸更小。为增大滤波器的性能，在T型开路枝节的两端增大，中间的滤波横向连接传输线28的宽度使之与T型枝节宽度相仿。中横向枝节为平面谐振器，通过调节横向枝节的长度可以调节直流偏置低通滤波器的截止频率，横向枝节长度越短滤波器的截止频率越大。因该滤波器结构简单，控制截止频率的变量较少，设计非常简单，且加工误差较小。

如图5所示，该滤波器在225GHz-355GHz范围内传输系数S21小于-20dB，在0GHz-125GHz范围内传输系数S21大于-0.2dB。实现了对二次谐波的阻碍作用。

输出波导3从结构形态上与基波输入波导的结构形态一致，二者的差异在于所设置的方向交叉垂直设置，并在尺寸上有所差异。所述输出波导3包括沿Y轴方向依次顺连的大口径波导管M、渐变波导管M、小口径波导管M，渐变波导管M的大口径端与大口径波导管M连接，渐变波导管M的小口径端与小口径波导管M连接，小口径波导管M与主体波导交叉连接，输出波导匹配传输线26设置在小口径波导管M内。

输出双工器由输出波导和直流偏置低通滤波器构成，实现二次谐波的输出和直流偏置的加载。图1中的端口A为端口1，端口B为端口2，端口C为端口3，其中端口1为二次谐波输出端口，端口2是连接端口即二次谐波输入端口，端口3为直流偏置端口。四管芯倍频二极管5产生的二次谐波由端口2进入双工器并从1端口输出，由于直流偏置低通滤波器对二次谐波的阻碍，二次谐波不会从端口3输出。

如图6所示，二次谐波频段280GHz-310GHz范围内端口2的S22（回波损耗）小于-20dB，端口2到端口1的传输系数S12大于-0.2dB，而端口2到端口3的传输系数S32小于-20dB。说明在二次谐波频段信号可以很好的从1端口输出，并截止于直流偏置低通滤波器处。

如上所述，则能很好的实现本发明。

利用共面传输线的太赫兹二倍频器专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。