CN110388984A - 一种宽频带太赫兹波探测器 - Google Patents

一种宽频带太赫兹波探测器 Download PDF

Info

Publication number
CN110388984A
CN110388984A CN201810348915.XA CN201810348915A CN110388984A CN 110388984 A CN110388984 A CN 110388984A CN 201810348915 A CN201810348915 A CN 201810348915A CN 110388984 A CN110388984 A CN 110388984A
Authority
CN
China
Prior art keywords
terahertz wave
wave detector
field effect
effect transistor
antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810348915.XA
Other languages
English (en)
Inventor
刘朝阳
汪业龙
祁峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Institute of Automation of CAS
Original Assignee
Shenyang Institute of Automation of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang Institute of Automation of CAS filed Critical Shenyang Institute of Automation of CAS
Priority to CN201810348915.XA priority Critical patent/CN110388984A/zh
Publication of CN110388984A publication Critical patent/CN110388984A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/4228—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors arrangements with two or more detectors, e.g. for sensitivity compensation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明涉及一种宽频带太赫兹波探测器，包括若干个中心频率不同的太赫兹波探测器，每个太赫兹波探测器包括天线和场效应晶体管，所述天线采用嵌套结构，使中心频率高的太赫兹波探测器放置在中心频率低的太赫兹波探测器内侧，若干个中心频率不同的太赫兹波探测器的输出信号相加作为输出探测信号。本发明将若干中心频率不同的太赫兹波探测器的输出信号相加作为输出探测信号，从而实现宽频探测，解决了现有CMOS太赫兹波探测器探测带宽窄的问题；环形天线可实现嵌套结构，从而减少了整体宽频带太赫兹波探测器的面积；通过使环形天线接地或者接固定偏置电压使得场效应晶体管有直流通路，从而不需要额外引线来为场效应晶体管源极提供偏置电压。

Description

一种宽频带太赫兹波探测器
技术领域
本发明涉及太赫兹波探测技术领域，具体地说是一种宽频带太赫兹波探测器。
背景技术
太赫兹(terahertz，THz)波通常是指频率在0.1-10THz范围内波长介于毫米波与远红外之间的电磁波。太赫兹波有许多独特的特点，使其在安全检查、成像、天文观测、生物医学、无损检测、雷达、通信等诸多领域有着广泛应用前景。太赫兹波探测器是研究太赫兹波技术的基础模块。由于互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺具有体积小、易大规模集成等特点,近些年来CMOS太赫兹波探测器被广泛研究。然而现有的CMOS太赫兹波探测器的研究工作大都仅实现窄带探测，不能满足宽频探测的应用场合中，例如物体的太赫兹波频谱分析的应用。而一些成熟的商用宽频探测器，如高莱探测器、测热辐射计(Bolometer)、热释电探测器等又因其体积庞大而难以实现大规模面阵设计，因此具有高集成度的超宽频带太赫兹波探测器有着广泛的应用前景。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种宽频带太赫兹波探测器，解决现有CMOS太赫兹波探测器探测带宽窄的问题。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种宽频带太赫兹波探测器，包括若干个中心频率不同的太赫兹波探测器，每个太赫兹波探测器包括天线和场效应晶体管，所述天线采用嵌套结构，使中心频率高的太赫兹波探测器放置在中心频率低的太赫兹波探测器内侧，若干个中心频率不同的太赫兹波探测器的输出信号相加作为输出探测信号。
所述天线引出两个端口，通过端口连接场效应晶体管。
所述通过端口连接场效应晶体管包括：
天线引出的第一个端口连接场效应晶体管的源极，场效应晶体管的栅极上加载固定直流偏置电压，场效应晶体管的漏极用于输出信号；
天线引出的第二个端口接地或加载固定偏置电压，用于为场效应晶体管提供直流通路。
所述通过端口连接场效应晶体管包括：
天线引出的第一个端口连接一个场效应晶体管的源极；
天线引出的第二个端口连接另一个场效应晶体管的源极；
两个场效应晶体管的栅极相连并加载固定直流偏置电压；
两个场效应晶体管的漏极相连，用于输出信号；
在天线的中点位置处14接地或加载固定偏置电压，用于为场效应晶体管提供直流通路。
所述天线为环形天线。
所述环形天线为圆环天线或矩形环天线。
所述场效应晶体管为金属-氧化物-半导体场效应晶体管或结型场效应晶体管。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明将若干中心频率不同的太赫兹波探测器的输出信号相加作为输出探测信号，从而实现宽频探测，解决了现有CMOS太赫兹波探测器探测带宽窄的问题；
2.本发明采用环形天线来接收太赫兹波，环形天线可实现嵌套结构，从而减少了整体宽频带太赫兹波探测器的面积；
3.本发明通过使环形天线接地或者接固定偏置电压使得场效应晶体管有直流通路，从而不需要额外引线来为场效应晶体管源极提供偏置电压。
附图说明
图1是本发明的宽频带太赫兹波探测器的结构示意图；
图2是本发明的天线与场效应晶体管连接实施例1示意图；
图3是本发明的天线与场效应晶体管连接实施例2示意图；
其中，1为第一太赫兹波探测器、2为第二太赫兹波探测器、3为第三太赫兹波探测器、4为第四太赫兹波探测器、5为实施例1中天线、6为实施例1中天线的第一个端口、7为实施例1中天线的第二个端口、8为实施例1中的场效应晶体管、9为实施例2中天线、10为实施例2中天线的第一个端口、11为实施例2中天线的第二个端口、12为实施例2中的第一场效应晶体管、13为实施例2中的第二场效应晶体管、14为实施例2中天线的中点位置处。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示为本发明的宽频带太赫兹波探测器的结构示意图。
一种宽频带太赫兹波探测器，由若干中心频率不同的太赫兹波探测器组成；所述宽频带太赫兹波探测器包含的所有这些中心频率不同的太赫兹波探测器的输出信号相加，从而实现宽频带探测；宽频带太赫兹波探测器包含的所有这些中心频率不同的太赫兹波探测器的输出信号相加为将所有输出的模拟信号相加或将所有输出的模拟信号放大后相加或将所有输出的模拟信号转换为数字信号后相加或将所有输出的模拟信号放大后再转换为数字信号后相加。
若干中心频率不同的太赫兹探测器采用嵌套式结构，即中心频率高的太赫兹波探测器放置在中心频率低的太赫兹波探测器内侧。太赫兹波探测器1中心频率高于太赫兹波探测器2的中心频率，所以太赫兹波探测器2放置在太赫兹波探测器1内侧，太赫兹波探测器2中心频率高于太赫兹波探测器3的中心频率，所以太赫兹波探测器3放置在太赫兹波探测器2内侧，以此类推，若干中心频率不同的太赫兹波探测器可通过这种嵌套式结构实现。
若干中心频率不同的太赫兹波探测器中的每一个太赫兹波探测器包括天线和场效应晶体管；所述天线用于接收太赫兹波信号；所述场效应晶体管的源极用于输入所述天线接收到的太赫兹波信号；所述场效应晶体管的栅极上加载固定直流偏置电压；所述场效应晶体管的漏极用于输出信号。
天线例如为环形天线，环形天线优点是可实现不同中心频率天线的嵌套式结构，即实现中心频率高的太赫兹波探测器在中心频率低的太赫兹波探测器内部。这样不仅实现了各中心频率不同的太赫兹波探测器的中心位置重合，还减少了整体宽带太赫兹波探测器的面积。环形天线例如为圆环天线或矩形环天线。场效应晶体管例如为金属-氧化物-半导体场效应晶体管或结型场效应晶体管。
天线引出两个端口，这两个端口与场效应晶体管的连接方式有两种实施方案：
天线与场效应晶体管连接实施例1：
如图2所示是本发明的天线与场效应晶体管连接实施例1示意图。
天线5引出的第一个端口6连接场效应晶体管8的源极；所述天线引出的第二个端口7接地或接固定偏置电压，用于为场效应晶体管8提供直流通路，场效应晶体管8的栅极上加载固定直流偏置电压，场效应晶体管8的漏极用于输出信号。
天线与场效应晶体管连接实施例2：
如图3所示是本发明的天线与场效应晶体管连接实施例2示意图。
天线9引出的两个端口各连接一个场效应晶体管，即所述天线9的第一个端口10连接一个场效应晶体管12的源极；所述天线9引出的第二个端口11连接另一个场效应晶体管13的源极；两个场效应晶体管12和13的栅极相连并加载固定直流偏置电压；两个场效应晶体管12和13的漏极相连，用于输出探测信号；在天线9的中线位置处14接地或加载固定偏置电压，用于为场效应晶体管提供直流通路。

Claims (7)

1.一种宽频带太赫兹波探测器，其特征在于：包括若干个中心频率不同的太赫兹波探测器，每个太赫兹波探测器包括天线和场效应晶体管，所述天线采用嵌套结构，使中心频率高的太赫兹波探测器放置在中心频率低的太赫兹波探测器内侧，若干个中心频率不同的太赫兹波探测器的输出信号相加作为输出探测信号。
2.根据权利要求1所述的宽频带太赫兹波探测器，其特征在于：所述天线引出两个端口，通过端口连接场效应晶体管。
3.根据权利要求2所述的宽频带太赫兹波探测器，其特征在于：所述通过端口连接场效应晶体管包括：
天线引出的第一个端口连接场效应晶体管的源极，场效应晶体管的栅极上加载固定直流偏置电压，场效应晶体管的漏极用于输出信号；
天线引出的第二个端口接地或加载固定偏置电压，用于为场效应晶体管提供直流通路。
4.根据权利要求2所述的宽频带太赫兹波探测器，其特征在于：所述通过端口连接场效应晶体管包括：
天线引出的第一个端口连接一个场效应晶体管的源极；
天线引出的第二个端口连接另一个场效应晶体管的源极；
两个场效应晶体管的栅极相连并加载固定直流偏置电压；
两个场效应晶体管的漏极相连，用于输出信号；
在天线的中点位置处(14)接地或加载固定偏置电压，用于为场效应晶体管提供直流通路。
5.根据权利要求1～4任一项所述的宽频带太赫兹波探测器，其特征在于：所述天线为环形天线。
6.根据权利要求5所述的宽频带太赫兹波探测器，其特征在于：所述环形天线为圆环天线或矩形环天线。
7.根据权利要求1～4任一项所述的宽频带太赫兹波探测器，其特征在于：所述场效应晶体管为金属-氧化物-半导体场效应晶体管或结型场效应晶体管。
CN201810348915.XA 2018-04-18 2018-04-18 一种宽频带太赫兹波探测器 Pending CN110388984A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810348915.XA CN110388984A (zh) 2018-04-18 2018-04-18 一种宽频带太赫兹波探测器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810348915.XA CN110388984A (zh) 2018-04-18 2018-04-18 一种宽频带太赫兹波探测器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110388984A true CN110388984A (zh) 2019-10-29

Family

ID=68283587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810348915.XA Pending CN110388984A (zh) 2018-04-18 2018-04-18 一种宽频带太赫兹波探测器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110388984A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114449431A (zh) * 2022-01-24 2022-05-06 中国科学院沈阳自动化研究所 一种使用太赫兹波对扬声器振膜进行无损检测的方法及***
CN114725675A (zh) * 2021-01-04 2022-07-08 中国科学院沈阳自动化研究所 一种基于场效应晶体管和天线结构的太赫兹波探测器
CN114725676A (zh) * 2021-01-04 2022-07-08 中国科学院沈阳自动化研究所 一种差分输出太赫兹波探测器

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7109465A (zh) * 1971-06-17 1973-01-10
WO2007060782A1 (ja) * 2005-11-24 2007-05-31 National University Corporation Saitama University 多周波共用マイクロストリップアンテナ
US20130065543A1 (en) * 2011-09-08 2013-03-14 Research In Motion Limited (a corporation organize under the laws of the Province of Ontario, Canada Mobile device having reconfigurable antenna and associated methods
CN104241401A (zh) * 2014-09-09 2014-12-24 华中科技大学 基于超材料的肖特基型太赫兹多谱信号探测器和制备方法
US20160169739A1 (en) * 2014-12-03 2016-06-16 Canon Kabushiki Kaisha Electromagnetic wave detecting/generating device
CN105870622A (zh) * 2016-05-31 2016-08-17 厦门松元电子有限公司 一种同体共面多频圆极化天线及其制备方法
CN206250377U (zh) * 2016-11-15 2017-06-13 镇江中安通信科技有限公司 一种多频点宽波束圆极化环天线
CN207132907U (zh) * 2017-09-14 2018-03-23 中国科学院沈阳自动化研究所 太赫兹波探测器
CN207183522U (zh) * 2017-06-02 2018-04-03 厦门大学嘉庚学院 太赫兹波段三维渐变介电常数阵列天线结构
CN107919534A (zh) * 2017-12-10 2018-04-17 安阳师范学院 一种太赫兹波段极化不敏感的五频带超材料吸波器

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7109465A (zh) * 1971-06-17 1973-01-10
WO2007060782A1 (ja) * 2005-11-24 2007-05-31 National University Corporation Saitama University 多周波共用マイクロストリップアンテナ
US20130065543A1 (en) * 2011-09-08 2013-03-14 Research In Motion Limited (a corporation organize under the laws of the Province of Ontario, Canada Mobile device having reconfigurable antenna and associated methods
CN104241401A (zh) * 2014-09-09 2014-12-24 华中科技大学 基于超材料的肖特基型太赫兹多谱信号探测器和制备方法
US20160169739A1 (en) * 2014-12-03 2016-06-16 Canon Kabushiki Kaisha Electromagnetic wave detecting/generating device
CN105870622A (zh) * 2016-05-31 2016-08-17 厦门松元电子有限公司 一种同体共面多频圆极化天线及其制备方法
CN206250377U (zh) * 2016-11-15 2017-06-13 镇江中安通信科技有限公司 一种多频点宽波束圆极化环天线
CN207183522U (zh) * 2017-06-02 2018-04-03 厦门大学嘉庚学院 太赫兹波段三维渐变介电常数阵列天线结构
CN207132907U (zh) * 2017-09-14 2018-03-23 中国科学院沈阳自动化研究所 太赫兹波探测器
CN107919534A (zh) * 2017-12-10 2018-04-17 安阳师范学院 一种太赫兹波段极化不敏感的五频带超材料吸波器

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114725675A (zh) * 2021-01-04 2022-07-08 中国科学院沈阳自动化研究所 一种基于场效应晶体管和天线结构的太赫兹波探测器
CN114725676A (zh) * 2021-01-04 2022-07-08 中国科学院沈阳自动化研究所 一种差分输出太赫兹波探测器
CN114449431A (zh) * 2022-01-24 2022-05-06 中国科学院沈阳自动化研究所 一种使用太赫兹波对扬声器振膜进行无损检测的方法及***
CN114449431B (zh) * 2022-01-24 2022-09-27 中国科学院沈阳自动化研究所 一种使用太赫兹波对扬声器振膜进行无损检测的方法及***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. A CMOS fully integrated 860-GHz terahertz sensor
CN110388984A (zh) 一种宽频带太赫兹波探测器
US7239122B2 (en) Multi-channel radiometer imaging system
CN103090977B (zh) 一种太赫兹信号检测装置
CN108007566B (zh) 太赫兹探测器
CN105333951B (zh) 基于场效应晶体管的太赫兹波探测器
EP2715803A1 (de) Monolithisch integrierter antennen- und empfängerschaltkreis
CN109556714A (zh) 太赫兹光谱芯片
CN109378354A (zh) 一种硅基光栅化栅极太赫兹探测器
CN112436071A (zh) 一种基于频率选择表面的硅基光栅化栅极太赫兹探测器
Marczewski et al. THz detectors based on Si-CMOS technology field effect transistors–advantages, limitations and perspectives for THz imaging and spectroscopy
CN103872461A (zh) 一种基于CMOS制造工艺的Si基场效应晶体管太赫兹探测器天线
CN111141702A (zh) 基于探测梳原理的高频率分辨率阵列化太赫兹成像***
CN207132907U (zh) 太赫兹波探测器
CN102042959B (zh) 一种太赫兹探测器射频读出装置及其实现方法
Jakhar et al. Room temperature terahertz detector based on single silicon nanowire junctionless transistor with high detectivity
CN109405860A (zh) 基于天线直接匹配的锗硅异质结双极晶体管探测器
Bauer et al. Bow-tie-antenna-coupled terahertz detectors using AlGaN/GaN field-effect transistors with 0.25 micrometer gate length
CN110657887B (zh) 一种基于交叉耦合结构的太赫兹探测器
Nahar et al. Wide modulation bandwidth terahertz detection in 130 nm CMOS technology
CN109449222A (zh) 一种硅基光栅化源极太赫兹探测器
Wakita et al. Design and fabrication of a terahertz imaging array in 180-nm CMOS process technology
CN203747815U (zh) 一种双通道接收机
Mou et al. Schottky diodes with the cutoff frequency of 2.6 THz and its applications in focal imaging array
Feng et al. Effect of the Gate Length on Terahertz Heterodyne detection Based on GaN HEMT

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191029