一种基于鳍线结构的太赫兹三次谐波混频器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于鳍线结构的太赫兹三次谐波混频器，包括用于放置电路的金属腔体、基片、射频输入电路和本振过渡电路，基片位于金属腔体内，射频输入电路和本振过渡电路位于基片上，射频输入电路和本振过渡电路之间通过本振匹配枝节进行连接，射频输入电路的输入端连接射频过渡波导，射频输入电路上设置的鳍线的分支结构直接与金属腔体相连，射频输入电路上的肖特基二极管对安装在鳍线上，鳍线的分支结构还与直流接地连接，直流接地位于射频输入电路的射频输入端。本发明专利技术采用上述结构，在射频端口采用鳍线结构，保证肖特基二极管中的直流分量能够良好接地，解决了现有奇次混频器的共性难题，该太赫兹三次谐波混频器，杂散信号少，压缩点高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于鳍线结构的太赫兹三次谐波混频器
本专利技术涉及混频器领域，具体涉及一种基于鳍线结构的太赫兹三次谐波混频器。
技术介绍
太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波，波长在0.03mm到3mm范围，介于微波与红外之间；在波段的两端分别与毫米波和红外光重合，使太赫兹波具备了其他频段电磁波不具备的一些特点。在20世纪80年代之前，微波频段和红外频段在长足的发展之后趋于成熟；然而太赫兹波段处于宏观经典理论和微观量子理论的过渡区，同时处于电子学和光子学之间的过渡区，认知水平和研究技术手段较为有限，对于太赫兹波的研究在近20年才逐步开始，并取得了一系列成果。由于太赫兹波的优良特性和巨大的应用价值，在过去的二十年中，世界各国在太赫兹
投入了大量的人力物力进行研究，主要涉及太赫兹辐射源、材料、检测、传输器件等；太赫兹技术正从实验室走向工业领域，并实际应用于生物医疗、雷达通信等领域。尤其是美国、欧洲、日本非常重视在太赫兹
的前沿研究。美国各大国家实验室以天文学、电子学、航空及空间科学中的太赫兹应用为切入口，开展了太赫兹雷达成像、星际通信、无线通信等方面的研究；欧洲在太赫兹医疗、高速通信的研究领域尤其活跃，并取得了产业化进展；亚洲各国也相继开展了太赫兹波研究工作，日本在太赫兹高速通信领域取得了显著的成绩，以NTT为代表的科技公司已大力开展研究工作。在各应用场景中，太赫兹信号的接收技术是太赫兹系统中的关键组成，由于缺少太赫兹低噪放，混频器通常作为太赫兹接收机的第一级，是接收机系统中的核心部件，实现将太赫兹频段的信号搬移至微波毫米波频段的功能，从而对信号进行采集、分析和处理。三次谐波混频器是指将本振频率降低为工作频率(基波频率)的1/3进行混频。因为太赫兹混频时，由于工作频率高，太赫兹频率源的设计制作更加困难，不仅价格高，而且性能不稳定。通常，用于本振的太赫兹倍频源总是比混频器制作困难。在很多情况下，研制出了性能优良的肖特基二极管，但缺乏相应频率的本振驱动源。其次，为降低本振噪声，常采用平衡混频器，而毫米波、太赫兹波段，平衡混频器的结构尺寸很小，加工也困难。而太赫兹全固态接收机的灵敏度决定了系统的性能，一般混频器采用微带线结构，由于微带线结构较为紧凑，难以与腔体直接连接，接地比较困难。目前存在的太赫兹谐波混频器大都采取偶次谐波方案，而偶次谐波混频器一般采用阻性二极管，阻性二极管承受功率能力较差，这就导致混频器的1dB压缩点较低，若射频信号较大，就会造成器件的发热，恶化混频器的性能，减少器件的寿命，甚至烧毁二极管。而奇次谐波混频器采用同向串联二极管对，在混频时会直接产生直流分量，二极管产生的直流分量需要依靠直流接地输出，接地与否决定了混频器的性能，而现有奇次混频器的共性难题是保证肖特基二极管中的直流分量良好接地，目前还没有技术能够很好的保证肖特基二极管中的直流分量能够良好接地。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是保证奇次混频器中肖特基二极管中的直流分量良好接地，目的在于提供一种基于鳍线结构的太赫兹三次谐波混频器，在射频端口采用鳍线结构，保证肖特基二极管中的直流分量能够良好接地，解决了现有奇次混频器的共性难题，该太赫兹三次谐波混频器，杂散信号少，压缩点高。本专利技术通过下述技术方案实现：一种基于鳍线结构的太赫兹三次谐波混频器，包括用于放置电路的金属腔体、基片、射频输入电路和本振过渡电路，所述基片位于金属腔体内，射频输入电路和本振过渡电路位于基片上，射频输入电路和本振过渡电路之间通过本振匹配枝节进行连接，在射频输入电路的输入端连接射频过渡波导，射频输入电路包括鳍线和肖特基二极管对，鳍线的分支结构直接与金属腔体相连，肖特基二极管对安装在鳍线上，鳍线的分支结构还与直流接地连接，直流接地位于射频输入电路的射频输入端；所述本振过渡电路从左到右依次串联连接第一横向传输线、本振低通滤波匹配线、本振匹配线、第二横向传输线、中频低通滤波匹配线和中频输出端口，第一横向传输线上设置有2个第一纵向传输线，第一横向传输线的长度方向与第一纵向传输线的长度方向垂直，第二横向传输线上设置有2个第二纵向传输线，第二横向传输线的长度方向与第二纵向传输线的长度方向垂直，第一横向传输线和第一纵向传输线构成本振低通滤波器，第二横向传输线和第二纵向传输线构成中频低通滤波器；本振端口过渡波导垂直横穿放置有本振过渡电路的金属腔，本振过渡电路上的本振匹配线部分位于本振端口过渡波导中。本方案中的直流接地可为因肖特基二极管产生的直流信号提供回路；其中鳍线保证了射频信号以较低的损耗输入到电路中，同时鳍线的分支结构与金属腔体直接相连，保证了整体电路良好的接地；其中本振匹配枝节作为阻抗匹配网络对肖特基二极管对电路进行匹配使能量更好的传输；其中本振过渡电路通过中频滤波器和波导结构实现本振信号的输入与中频信号的输出。其中射频和本振信号分别从各自端口馈入，经过渡结构到微带传输线后加载到混频二极管上；其中二极管混频产生的中频信号经本振双工器后由中频输出端口输出。本专利技术在射频端口采用鳍线结构，将射频和直流接地均放置在射频输入端，在保证信号良好传输的基础上，利用鳍线的微带条带与射频过渡波导上的直流接地相连接，从而保证肖特基二极管中的直流分量能够良好接地，解决了现有奇次混频器的共性难题，该太赫兹三次谐波混频器，杂散信号少，压缩点高。鳍线包括相互连接的主体部分和分支结构，主体部分包括依次连接的输入段和输出段，输入段相邻射频过渡波导端的直径大于输入段上相邻输出段的直径，输入段两侧为内凹的弧形线，输出段为倒T字形结构。本振匹配枝节包括依次连接的矩形传输线框、第一平行传输线和第二平行传输线，第一平行传输线之间的间距小于第二平行传输线之间的间距，矩形传输线框和输出段位于肖特基二极管对的两侧，矩形传输线框与鳍线上的输出段连接。优选的，所述射频过渡波导内壁上涂抹接地导电胶。降低了接地导电胶对电路的影响，直流接地只需要接触到射频过渡波导内壁上涂抹接地导电胶即可接地，接地更加方便。优选的，所述肖特基二极管对为同向串联二极管对，同相串联二极管对之间通过十字形的微带线连接。优选的，所述基片为石英基片。优选的，所述中频输出端口位于基板上，基板包括相互连接的两块大小不同的方形板。方形板的设置方便将该混频器与外部其它基片连接，实现仿真功能。优选的，中频低通滤波器为CMRC低通滤波器。中频低通滤波器采用CMRC低通滤波器，在单元CMRC的基础上增加CMRC单元个数并级联，通过不同单元对不同频段的阻带作用级联后消除高频段的寄生通带，达到阻止基波信号、本振信号、射频信号的目的。同时CMRC低通滤波器的使用可以减小石英基片的横向长度。优选的，CMRC低通滤波器的带内无分支微带线耦合结构。该结构中去掉CMRC中的带内小微带线耦合结构，使滤波器结构更加简单设计方面，且通过调节不同单元的长度来控制每个单元的抑制频段，实现寄生通带的消除。优选的，中频低通滤波器输入端采用50欧姆微带阻抗线。优选的，射频输入信号在射频过渡波导中以TE10模式馈入到肖特基二极管对中，由肖特基二极管对产生的谐波分量会沿着微带线以TEM模式传播。由于这两种模式的正交性，射频信号不会本振端口泄露，从而实现了本振端口和射频端口间的隔离；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于鳍线结构的太赫兹三次谐波混频器，其特征在于，包括用于放置电路的金属腔体、基片(12)、射频输入电路和本振过渡电路，所述基片(12)位于金属腔体内，射频输入电路和本振过渡电路位于基片(12)上，射频输入电路和本振过渡电路之间通过本振匹配枝节(5)进行连接，在射频输入电路的输入端连接射频过渡波导(1)，射频输入电路包括鳍线(3)和肖特基二极管对(4)，鳍线(3)的分支结构直接与金属腔体相连，肖特基二极管对(4)安装在鳍线(3)上，鳍线(3)的分支结构还与直流接地(2)连接，直流接地(2)位于射频输入电路的射频输入端；所述本振过渡电路从左到右依次串联连接第一横向传输线(9)、本振低通滤波匹配线(92)、本振匹配线(10)、第二横向传输线(7)、中频低通滤波匹配线(7)和中频输出端口(8)，第一横向传输线(9)上设置有2个第一纵向传输线(91)，第一横向传输线(9)的长度方向与第一纵向传输线(91)的长度方向垂直，第二横向传输线(7)上设置有2个第二纵向传输线(71)，第二横向传输线(7)的长度方向与第二纵向传输线(71)的长度方向垂直，第一横向传输线和第一纵向传输线构成本振低通滤波器，第二横向传输线和第二纵向传输线构成中频低通滤波器；本振端口过渡波导(6)垂直横穿放置有本振过渡电路的金属腔，本振过渡电路上的本振匹配线(10)部分位于本振端口过渡波导(6)中。...

【技术特征摘要】
1.一种基于鳍线结构的太赫兹三次谐波混频器，其特征在于，包括用于放置电路的金属腔体、基片(12)、射频输入电路和本振过渡电路，所述基片(12)位于金属腔体内，射频输入电路和本振过渡电路位于基片(12)上，射频输入电路和本振过渡电路之间通过本振匹配枝节(5)进行连接，在射频输入电路的输入端连接射频过渡波导(1)，射频输入电路包括鳍线(3)和肖特基二极管对(4)，鳍线(3)的分支结构直接与金属腔体相连，肖特基二极管对(4)安装在鳍线(3)上，鳍线(3)的分支结构还与直流接地(2)连接，直流接地(2)位于射频输入电路的射频输入端；所述本振过渡电路从左到右依次串联连接第一横向传输线(9)、本振低通滤波匹配线(92)、本振匹配线(10)、第二横向传输线(7)、中频低通滤波匹配线(7)和中频输出端口(8)，第一横向传输线(9)上设置有2个第一纵向传输线(91)，第一横向传输线(9)的长度方向与第一纵向传输线(91)的长度方向垂直，第二横向传输线(7)上设置有2个第二纵向传输线(71)，第二横向传输线(7)的长度方向与第二纵向传输线(71)的长度方向垂直，第一横向传输线和第一纵向传输线构成本振低通滤波器，第二横向传输线和第二纵向传输线构成中频低通滤波器；本振端口过渡波导(6)垂直横穿放置有本振过渡电路的金属腔，本振过渡电路上的本振匹配线(10)部分位于本振端口过渡波导(6)中。2.根据权利要求1所述的一种基于鳍线结构的太赫兹三次谐波混频器，其特征在于，鳍线(3)包括相互连接的主体部分和分支结构，主体部分包括依次连接的输入段和输出段，输入段相邻射频过渡波导(1)端的直径大于输入段上相邻输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宗岳，赵小松，
申请(专利权)人：四川众为创通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51