Терагерцовые смесители на основе интерферометра Маха-Цендера

Радиотехника

Аннотация

Рассмотрены общие принципы работы и преимущества применения интерферометра Маха-Цендера в качестве смесителя супергетеродинного приемника в терагерцовом диапазоне. Чувствительность существующих приемников терагерцового диапазона существенно ниже по сравнению с чувствительностью приемников инфракрасного и радиодиапазонов. Решение большого количества важных задач, таких как радиоастрономические наблюдения, диагностика высокотемпературной плазмы, исследования атмосферы Земли, радиолокация и т.д., во многом связано с исследованием излучения терагерцового диапазона. В сантиметровом диапазоне лучшими на сегодняшний день являются приемники прямого усиления на транзисторах, а в инфракрасном диапазоне рекордные характеристики имеют квантовые фотоприемники на основе легированных полупроводников. В коротковолновой части миллиметрового диапазона потери в тракте сверхвысоких частот (СВЧ) вносят заметный вклад в шумовые характеристики приемника, в связи с чем разработке устройств для сложения мощности сигнала и гетеродина уделяется значительное внимание. Однако на частотах выше 1 ТГц их шумовая температура резко растет. Смесители на основе диодов с барьером Шоттки работают в терагерцовом диапазоне, но их чувствительность часто бывает недостаточной для практических применений, а требуемую большую мощность гетеродина в коротковолновой части этого диапазона трудно реализовать даже в лабораторных условиях. Таким образом, проблема практической реализации чувствительных и широкополосных приемников в терагерцовом диапазоне неразрывно связана с поиском новых альтернативных механизмов преобразования частоты. Одним нз перспективных направлений в этой области является использование интерферометрических систем. В настоящей работе исследуется работа интерферометра Маха–Цендера, выполненного на основе квадратного металлодиэлектрического волновода. Показано, что в отличие от традиционных схем, эффективность работы которых зависит от идентичности двух смесительных диодов, в этом случае высокая степень подавления шумов гетеродина достигается при использовании только одного смесительного диода, вследствие чего коэффициент шума радиоприёмника принимает относительно низкое значение. Подобный подход, особенно в терагерцовом диапазоне, является более перспективным и независимым.