線性肖特基二極管能工作在合適的工作點(diǎn)。
[0039]本發(fā)明提出了一種新的毫米波二倍頻器，利用直流偏置低通濾波器和雙環(huán)寬帶帶通濾波器構(gòu)成了直流偏置和倍頻器輸出和輸入的雙工器，寬帶雙環(huán)濾波器配合220GHz?325GHz頻段波導(dǎo)探針濾波的同時進(jìn)行匹配，基波輸入采用脊波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)輸入基波的平衡結(jié)構(gòu)，配合二極管的寄生參數(shù)完成110GHz?162.5GHz輸入基波的匹配，同時在輸入脊波導(dǎo)處增加一個單面鍍金的介質(zhì)板片，該板片無鍍金的一面直接與脊波導(dǎo)接觸，使得220GHz?325GHz信號單向傳輸。該電路通過設(shè)計直流偏置，調(diào)節(jié)肖特級二極管的靜態(tài)工作點(diǎn)，配合輸入的基波功率，使得肖特基二極管工作在最佳狀態(tài)。本發(fā)明提出的毫米波二倍頻器，解決了現(xiàn)有倍頻器難以在220GHz-325GHz帶頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率的問題。
[0040]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的毫米波二倍頻器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0041 ] 本發(fā)明提出了 20GHz-325GHz外加偏置寬帶高效二倍頻，其輸入頻率范圍為1 lOGHz-162.5GHz，輸出頻率范圍為220GHz-325GHz，該倍頻器的輸入波導(dǎo)接口形式為WR6.5，輸出波導(dǎo)接口形式為WR3.4。本發(fā)明的毫米波二倍頻器的輸入頻率范圍并不限制為llOGHz-162.5GHz，輸出頻率范圍也不限制為220GHz_325GHz。
[0042]圖2為本發(fā)明提出的220GHz-325GHz 二倍頻器的整體結(jié)構(gòu)圖，其包括:上腔體1、下腔體2、直流輸入端口 3和倍頻電路4，倍頻電路4的結(jié)構(gòu)在圖4中示出。
[0043]上腔體1和下腔體2配合，一方面用于構(gòu)建波導(dǎo)傳輸線，另一方面是與倍頻電路4配合，形成外加偏置的220GHz-325GHz 二倍頻電路。
[0044]如圖3所示，上腔體1中輸入波導(dǎo)組件上102配合下腔體4中的輸入波導(dǎo)組件下204形成倍頻器輸入波導(dǎo)接口，接口形式為WR6.5，接口尺寸為1.651mmX0.826mm ;上腔體1中的輸出波導(dǎo)組件上103配合下腔體2中的輸出波導(dǎo)組件下205形成倍頻器的輸出波導(dǎo)接口，接口形式為WR3.4，接口尺寸為0.864mmX0.432mm ;上腔體1中的輸入等高漸變波導(dǎo)組件上104配合下腔體2中的輸入等高漸變波導(dǎo)組件下208形成輸入端的等高漸變波導(dǎo)，最終由WR6.5、1.651mmX0.826mm漸變形成的波導(dǎo)接口尺寸為1.651mmX0.4mm，上腔體1中的輸出等高漸變波導(dǎo)組件上105配合下腔體2中的輸出等高漸變波導(dǎo)組件下207形成倍頻器輸出端的等高漸變波導(dǎo)，最終由WR3.4漸變形成的波導(dǎo)接口尺寸為0.864mmX0.432mm。倍頻器輸入輸出波導(dǎo)口中心線在同一條直線上。下腔體2中的第一腔體沉槽201、第二腔體沉槽203以及第三腔體沉槽206，相對于波導(dǎo)口平面202下沉0.1mm，使得上腔體1和下腔體2形成的波導(dǎo)傳輸線小面積接觸無縫隙，減少信號傳輸過程中的插損。
[0045]倍頻電路4裝配在下腔體2上，包括:平衡式脊波導(dǎo)401、反向串聯(lián)二極管402、輸入基波信號llOGHz-162.5GHz匹配單元403、寬帶雙圓環(huán)濾波器404、輸出信號(220GHz-325GHz)匹配單元405、輸出信號(220GHz_325GHz)探針406、偏置電路低通濾波器407和單面鍍金的介質(zhì)板408。
[0046]平衡式脊波導(dǎo)401采用平衡式對脊線，用于完成等幅反向的場加到二極管處，實(shí)現(xiàn)輸入基波信號(llOGHz-162.5GHz)的寬頻帶匹配和基波二次諧波(220GHz-325GHz)共面波導(dǎo)場模式轉(zhuǎn)變成微帶場模式。
[0047]輸入基波信號llOGHz-162.5GHz匹配單元403，實(shí)現(xiàn)寬帶雙圓環(huán)濾波器404與二極管402寬頻帶匹配，寬帶雙圓環(huán)濾波器404的通帶為220GHz-325GHz，該濾波器一方面用于220GHz-325GHz帶外雜散的抑制，同時將輸入的基波信號反射到二極管處重新參與倍頻，提高倍頻器的效率。單面鍍金介質(zhì)板片408用于220GHz-325GHz信號單向傳輸。
[0048]本發(fā)明提出的220GHz-325GHz毫米波二倍頻器，通過增加直流偏置調(diào)節(jié)二極管的靜態(tài)工作點(diǎn)，降低了倍頻器對輸入基波功率的要求，解決了現(xiàn)有220GHz-325GHz倍頻器無法增加直流偏置網(wǎng)絡(luò)的弊端；通過小尺寸的雙環(huán)濾波器實(shí)現(xiàn)了 220GHz-325GHz寬頻帶同濾波器，將基波信號反射到二極管重新參與倍頻，提高了倍頻效率，同時提高了220GHz-325GHz信號的帶內(nèi)諧雜波抑制，提高了信號純度；同時雙環(huán)濾波器尺寸小，傳輸損耗小，有效的提高了倍頻器的效率，相對于目前二倍頻電路采用的濾波電路，其具有寬頻帶、易匹配和插損小的特性，通過采用平衡對鰭線實(shí)現(xiàn)基波(110GHZ-170GHZ)輸入和基波二次諧波(220GHz-325GHz)諧波輸出的寬頻帶匹配，同時實(shí)現(xiàn)基波二次諧波(220GHz-325GHz)諧波輸出共面線至微帶線模式的轉(zhuǎn)換；相對于現(xiàn)有的二倍頻電路采用的模式轉(zhuǎn)換電路和匹配電路，帶寬寬和傳輸損耗小，有效的解決了帶寬和效率雙重問題。
[0049]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.20GHZ-325GHZ外加偏置寬帶高效二倍頻，其特征在于，利用直流偏置低通濾波器和寬帶雙圓環(huán)濾波器構(gòu)成直流偏置和倍頻器輸出和輸入的雙工器，寬帶雙圓環(huán)濾波器配合波導(dǎo)探針濾波的同時進(jìn)行匹配，基波輸入采用脊波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)輸入基波的平衡結(jié)構(gòu)，配合二極管的寄生參數(shù)完成輸入基波的匹配，同時在輸入脊波導(dǎo)處增加一個單面鍍金的介質(zhì)板片，該介質(zhì)板片無鍍金的一面直接與脊波導(dǎo)接觸。2.如權(quán)利要求1所述的毫米波二倍頻器，其特征在于，包括:上腔體(I)、下腔體(2)、直流輸入端口(3)和倍頻電路(4)，輸入波導(dǎo)接口形式為WR6.5，輸出波導(dǎo)接口形式為WR3.4 ； 上腔體(I)和下腔體(2)配合，一方面構(gòu)建波導(dǎo)傳輸線，另一方面與倍頻電路(4)配合，形成外加偏置的二倍頻電路。3.如權(quán)利要求2所述的毫米波二倍頻器，其特征在于，上腔體中輸入波導(dǎo)組件上(102)配合下腔體(2)中的輸入波導(dǎo)組件下(204)形成倍頻器輸入波導(dǎo)接口，接口形式為WR6.5; 上腔體(I)中的輸出波導(dǎo)組件上(103)配合下腔體(2)中的輸出波導(dǎo)組件下(205)形成倍頻器的輸出波導(dǎo)接口，接口形式為WR3.4 ; 上腔體(I)中的輸入等高漸變波導(dǎo)組件上(104)配合下腔體(2)中的輸入等高漸變波導(dǎo)組件下(208)形成輸入端的等高漸變波導(dǎo)； 上腔體(I)中的輸出等高漸變波導(dǎo)組件上(105)配合下腔體(2)中的輸出等高漸變波導(dǎo)組件下(207)形成倍頻器輸出端的等高漸變波導(dǎo)。4.如權(quán)利要求2所述的毫米波二倍頻器，其特征在于，倍頻器輸入波導(dǎo)接口、輸出波導(dǎo)接口中心線在同一條直線上。5.如權(quán)利要求4所述的毫米波二倍頻器，其特征在于，下腔體(2)中的第一腔體沉槽(201)、第二腔體沉槽(203)以及第三腔體沉槽(206)，相對于波導(dǎo)接口平面(202)下沉0.1mm06.如權(quán)利要求2所述的毫米波二倍頻器，其特征在于，倍頻電路(4)裝配在下腔體(2)上，包括:平衡式脊波導(dǎo)(401)、反向串聯(lián)二極管(402)、輸入基波信號匹配單元(403)、寬帶雙圓環(huán)濾波器(404)、輸出信號匹配單元(405)、輸出信號探針(406)、偏置電路低通濾波器(407)和單面鍍金的介質(zhì)板(408)。7.如權(quán)利要求6所述的毫米波二倍頻器，其特征在于，平衡式脊波導(dǎo)(401)采用平衡式對脊線，將等幅反向的場加到二極管(402)處，實(shí)現(xiàn)輸入基波信號的寬頻帶匹配和基波二次諧波共面波導(dǎo)場模式轉(zhuǎn)變成微帶場模式。8.如權(quán)利要求6所述的毫米波二倍頻器，其特征在于，輸入基波信號匹配單元(403)，實(shí)現(xiàn)寬帶雙圓環(huán)濾波器(404)與二極管(402)寬頻帶匹配。9.如權(quán)利要求6所述的毫米波二倍頻器，其特征在于，寬帶雙圓環(huán)濾波器(404)的通帶為220GHz-325GHz，一方面用于220GHz-325GHz帶外雜散的抑制，同時將輸入的基波信號反射到二極管處重新參與倍頻。10.如權(quán)利要求6所述的毫米波二倍頻器，其特征在于，單面鍍金介質(zhì)板片(408)用于220GHz-325GHz信號單向傳輸。
【專利摘要】本發(fā)明提出了20GHz-325GHz外加偏置寬帶高效二倍頻，利用直流偏置低通濾波器和寬帶雙圓環(huán)濾波器構(gòu)成直流偏置和倍頻器輸出和輸入的雙工器，寬帶雙圓環(huán)濾波器配合波導(dǎo)探針濾波的同時進(jìn)行匹配，基波輸入采用脊波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)輸入基波的平衡結(jié)構(gòu)，配合二極管的寄生參數(shù)完成輸入基波的匹配，同時在輸入脊波導(dǎo)處增加一個單面鍍金的介質(zhì)板片，該介質(zhì)板片無鍍金的一面直接與脊波導(dǎo)接觸。本發(fā)明不但可以實(shí)現(xiàn)220GHz-325GHz全波導(dǎo)帶寬，同時具有較高的效率，突破了現(xiàn)有的基于介質(zhì)的二倍頻電路帶寬和效率不可兼顧的問題，同時解決了全金屬結(jié)構(gòu)220GHz-325GHz二倍頻電路無法增加直流偏置電路，以及電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)難度大的難題。
【IPC分類】H03B19/00
【公開號】CN105281670
【申請?zhí)枴緾N201510792011
【發(fā)明人】鄧建欽, 年夫順, 姜萬順, 王明超, 王沫, 陳卓, 辛海鳴, 張文興
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年11月11日