技术特征：
1.一种基于半封闭耦合结构的硅基太赫兹五倍频器，其特征在于：所述太赫兹五倍频器包括输入匹配网络(ⅰ)、四次谐波倍频单元(ⅱ)、级间变压器(ⅲ)、单平衡混频单元(ⅳ)、输出匹配网络(
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)，其中所述输入匹配网络(ⅰ)和所述输出匹配网络(
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)中的巴伦都采用了半封闭耦合结构(ⅵ)；所述输入匹配网络(ⅰ)用于将输入信号转成两路差分信号注入到所述四次谐波倍频单元(ⅱ)中，同时分出一路信号作为所述单平衡混频单元(ⅳ)的本振；所述四次谐波倍频单元(ⅱ)输出单端四次谐波信号，由所述级间变压器(ⅲ)引出，并从所述单平衡混频单元(ⅳ)的源级端注入；所述单平衡混频单元(ⅳ)将基波和四次谐波进行混频，产生五倍频信号从所述单平衡混频单元(ⅳ)的漏级端以差分模式引出；所述输出匹配网络(
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)将差分的五倍频信号转成单端信号输出；所述半封闭耦合结构(ⅵ)由初级顶层金属(1)、通孔(2)、次顶层金属(3)、次级顶层金属(4)构成。2.根据权利要求1所述的一种基于半封闭耦合结构的硅基太赫兹五倍频器，其特征在于，所述输入匹配网络(ⅰ)包括基于半封闭耦合结构的输入巴伦balun-1、电容c1、电容c2、电感l1、电感l2；电容c1的正端接入信号线，负端接地；输入巴伦balun-1的次级线圈的中心抽头处加载晶体管栅极偏置电压vbias；电容c2的正负端跨接在输入巴伦balun-1次级线圈的两端；电感l1和电感l2分别串联在差分信号线两端，正端连接输入巴伦balun-1的两个输出端，负端连接所述四次谐波倍频单元(ⅱ)。3.根据权利要求1所述的一种基于半封闭耦合结构的硅基太赫兹五倍频器，其特征在于，所述四次谐波倍频单元(ⅱ)包括晶体管q1和晶体管q2；晶体管q1和q2的栅极分别连接在电感l1和l2的负端，晶体管q1和q2的源级同时接地，晶体管q1和q2的漏级接在一起连接到所述级间变压器(ⅲ)初级线圈的正端。4.根据权利要求1所述的一种基于半封闭耦合结构的硅基太赫兹五倍频器，其特征在于，所述级间变压器(ⅲ)初级线圈的正端连接所述四次谐波倍频单元(ⅱ)的漏级端，负端加载漏级电压vdd1，次级线圈的正端连到地，负端连到所述单平衡混频单元(ⅳ)的源级端。5.根据权利要求1所述的一种基于半封闭耦合结构的硅基太赫兹五倍频器，其特征在于，所述单平衡混频单元(ⅳ)包括晶体管q3和晶体管q4；晶体管q3和q4的栅极分别连接到晶体管q1和q2的栅极，晶体管q3和q4的源级接在一起连到所述级间变压器(ⅲ)次级线圈的负端，晶体管q3和q4的漏级以差分模式引出。6.根据权利要求1所述的一种基于半封闭耦合结构的硅基太赫兹五倍频器，其特征在于，所述输出匹配网络(
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)包括一个基于半封闭耦合结构的输出巴伦balun-2和电容c3；输出巴伦balun-2的初级线圈的差分端口连接所述单平衡混频单元(ⅳ)的差分输出端口，初级线圈的中心抽头连接到漏级电压vdd2，次级线圈的一端开路，另一端连接到射频信号输出端口rfoutput。
技术总结
本发明公开了一种基于半封闭耦合结构的硅基太赫兹五倍频器，包括输入巴伦、四次谐波倍频单元、级间变压器、单平衡混频单元以及输出巴伦。单端基波信号由输入巴伦转成差分信号注入倍频单元，同时，从输入巴伦的差分端口功分一路差分信号作为混频单元的本振。倍频单元产生四次谐波以单端模式注入到混频单元的源级端并作为中频信号。混频单元将基波和四次谐波混频产生五倍频差分信号，输出巴伦将差分信号转为单端输出。输入巴伦和输出巴伦均采用一种半封闭耦合结构以降低无源器件的耦合损耗，该结构有着强耦合、高设计自由度的特点，解决了硅基毫米波太赫兹电路无源耦合结构损耗大的问题，提升了太赫兹倍频器的输出功率。提升了太赫兹倍频器的输出功率。提升了太赫兹倍频器的输出功率。
技术研发人员：胡三明 林震 丁一凡 万嘉鹏 沈一竹
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2022.06.23
技术公布日：2022/9/20