低本振驱动外加偏置的太赫兹偶次谐波混频器制造技术

本发明专利技术提供一种低本振驱动外加偏置的太赫兹偶次谐波混频器，属于混频器技术领域，射频传输电路接收RF信号并输出RF信号；串联T型二极管对接收所述射频传输电路输出的RF信号并与本振传输电路输出的LO信号进行混频；本振传输电路接收LO信号并输出LO信号；混频信号传输电路输出经串联T型二极管对混频后的中频信号；电压偏置电路为串联T型二极管对施加导通负压。本发明专利技术中，两只串联二极管作为混频管芯，使得混频器满足任意时刻射频和本振相对两只二极管均属于反向平行，满足偶次谐波混频要求；所需泵浦功率低，适用于高频段混频器：采用外加偏置电压的方式，降低了二极管的势垒高度，从而降低了二极管在非线性区工作时所需的本振驱动功率。

【技术实现步骤摘要】
低本振驱动外加偏置的太赫兹偶次谐波混频器
本专利技术涉及混频器
，具体涉及一种低本振驱动外加偏置的太赫兹偶次谐波混频器。
技术介绍
太赫兹混频器是射电天文学、无线通信、气象遥感、雷达以及微波测量等系统的核心部件，在科研、试验和生产中发挥着重要的作用。太赫兹谐波混频器作为太赫兹信号接收单元的核心部件，其变频损耗直接决定了信号接收灵敏度，是混频器最关键的指标，而混频器的变频损耗除了取决于电路设计外，其中本振驱动功率影响至关重要。目前已经有1THz以上的测试仪器和雷达接收类产品，这些系统都需要与其频率相应的混频器模块。但随着工作频率的升高，接收机驱动链路需要更高频率、高输出功率、杂散少、可靠性高的本振源进行配套，导致成本急剧上升，甚至无法制作出此类本振源。如何在影响变频损耗较小的情况下，制作出低功率驱动的混频器，成为宽带固态混频器朝更高太赫兹频段发展的关键点。针对变频损耗增大导致系统接收灵敏度降低的问题，传统的混频器设计方案有两种，第一种方案采用高次谐波混频电路，减少对高性能本振信号源的依赖。如图1所示，混频结构主要有射频及本振探针、本振及中频滤波器、反向并联二极管对、匹配及接地电路等。第一种方案的电路形式如图2所示，混频器二极管的开启均需要较大的本振泵浦功率进行驱动，为了降低本振源的成本及实现难度，目前主要采用更高次谐波的混频方案。第二种方案利用集成技术，将GaAs二极管、混频电路及驱动电路分别进行集成，增强性能一致性，减小混频器人工装配二极管导致的匹配变差及本振源各种微带－波导、波导－微带结构的转换导致功率传输损耗增加，实现本振功率高效率传输至混频电路。如图3所示，第二种方案中，将本振驱动源的放大芯片、倍频芯片集成到一个源模块，提高了功率的传输效率。第一种方案虽然能降低对高本振信号源性能的要求，但存在变频损耗较大，系统灵敏度降低的问题，传输损耗较大，所需要的本振泵浦功率大，而在1THz频段以上，高功率的本振源实现极为困难。第二种方案虽然避免了人工装配二极管导致本振传输阻抗变差、本振驱动功率较大的问题，但在1THz及以上频段，受限于材料及目前的技术水平，难以获得高功率的本振源，由于输出驱动功率较小依然无法满足需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够降低所需要的本振泵浦功率及保证较好变频损耗带内平坦度的低本振驱动外加偏置的太赫兹偶次谐波混频器，以解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：本专利技术提供的低本振驱动外加偏置的太赫兹偶次谐波混频器，包括：射频传输电路，接收RF信号并输出RF信号；串联T型二极管对，接收所述射频传输电路输出的RF信号并与本振传输电路输出的LO信号进行混频；本振传输电路，接收LO信号，阻止RF信号通过并输出LO信号；混频信号传输电路，输出经串联T型二极管对混频后的中频信号；电压偏置电路，为串联T型二极管对施加导通负压。优选的，所述射频传输电路包括射频探针，与射频探针连接的射频传输匹配节；射频探针接收经波导传输的RF信号并将RF信号由TE模转换为QTEM模；射频传输匹配节，接收QTEM模RF信号并传输给串联T型二极管对，射频传输匹配节能够实现射频输出探针和二极管阻抗的匹配。优选的，所述本振传输电路包括悬置微带，悬置微带接收波导传输的LO信号并传输给本振低通滤波器，本振低通滤波器将LO信号传输给串联T型二极管对。优选的，所述悬置微带和所述本振低通滤波器之间连接有第一匹配节。优选的，所述本振低通滤波器和串联T型二极管对之间连接有第二匹配节。优选的，所述混频信号传输电路包括与悬置微带连接的第三匹配节，第三匹配节连接中频低通滤波器，中频低通滤波器连接中频信号输出端口。优选的，所述电压偏置电路包括与串联T型二极管对的负极连接的平板电容，平板电容连接稳压源，串联T型二极管对的正极接地。优选的，所述平板电容与所述稳压源之间连接有低通滤波器。优选的，射频传输电路、串联T型二极管对、本振传输电路和混频信号传输电路共同集成于承载基片上。优选的，所述承载基片为GaAs基片。本专利技术有益效果：与传统的混频器相比，在保证变频损耗性能的同时，降低了本振泵浦功率，电路整体采用单片集成方案，利于制备和实现，尤其在1THz以上频段优势明显。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为第一种传统的混频器拓扑结构图。图2为第一种传统的混频器电路结构图。图3为第二种传统的混频器拓扑结构图。图4为本专利技术实施例所述的低本振外加偏置的太赫兹偶次谐波混频器原理框图。图5为本专利技术实施例所述的低本振外加偏置的太赫兹偶次谐波混频器的电路结构图。其中：1-射频传输电路；2-串联T型二极管对；3-本振传输电路；4-混频信号传输电路；5-电压偏置电路；6-射频探针；7-射频传输匹配节；8-波导；9-悬置微带；10-本振低通滤波器；11-第一匹配节；12-第二匹配节；13-第三匹配节；14-中频低通滤波器；15-中频信号输出端口；16-平板电容；17-稳压源；18-低通滤波器；19-承载基片。具体实施方式下面详细叙述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低本振驱动外加偏置的太赫兹偶次谐波混频器，其特征在于，包括：/n射频传输电路(1)，接收RF信号并输出RF信号；/n串联T型二极管对(2)，接收所述射频传输电路(1)输出的RF信号并与本振传输电路(3)输出的LO信号进行混频；/n本振传输电路(3)，接收LO信号，阻止RF信号的通过并输出LO信号；/n混频信号传输电路(4)，输出经串联T型二极管对(2)混频后的中频信号；/n电压偏置电路(5)，为串联T型二极管对(2)施加导通负压。/n

【技术特征摘要】
1.一种低本振驱动外加偏置的太赫兹偶次谐波混频器，其特征在于，包括：
射频传输电路(1)，接收RF信号并输出RF信号；
串联T型二极管对(2)，接收所述射频传输电路(1)输出的RF信号并与本振传输电路(3)输出的LO信号进行混频；
本振传输电路(3)，接收LO信号，阻止RF信号的通过并输出LO信号；
混频信号传输电路(4)，输出经串联T型二极管对(2)混频后的中频信号；
电压偏置电路(5)，为串联T型二极管对(2)施加导通负压。


2.根据权利要求1所述的低本振驱动外加偏置的太赫兹偶次谐波混频器，其特征在于：
所述射频传输电路(1)包括射频探针(6)，与射频探针(6)连接的射频传输匹配节(7)；
射频探针(6)接收经波导(8)传输的RF信号并将RF信号由TE模转换为QTEM模；
射频传输匹配节(7)，实现射频探针(6)与串联T型二极管对(2)的阻抗匹配，接收QTEM模RF信号并传输给串联T型二极管对(2)。


3.根据权利要求2所述的低本振驱动外加偏置的太赫兹偶次谐波混频器，其特征在于：
所述本振传输电路(3)包括悬置微带(9)，悬置微带(9)接收波导(8)传输的LO信号并传输给本振低通滤波器(10)，本振低通滤波器(10)将LO信号传输给串联T型二极管对(2)。


4.根据权利要求3所述的低本振驱动外加偏置的太赫兹偶次谐波混频器，其特征在于：
所述悬置微带(9)和所述本振低通滤波器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超群，邓建钦，梁晓林，辛海明，贾定红，朱伟峰，
申请(专利权)人：中电科仪器仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37