一种改进型太赫兹高隔离度E面功分器及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种改进型太赫兹高隔离度E面功分器及其应用，属于太赫兹无线通信技术领域，E面功分器包括主波导、输入波导、两个隔离波导及两个分支结构，主波导的左右两端分别为第一输出端和第二输出端，输入波导未与主波导相连的一端为第一输入端，两个隔离波导未与主波导相连的一端分别为第一隔离端和第二隔离端，E面功分器为左右对称结构。本发明专利技术通过在两个隔离波导之间设置两个分支结构，实现两个输出端口的高隔离度，同时抑制能量从两个隔离端泄露，降低能量损耗。基于上述E面功分器，本发明专利技术还提出了其在太赫兹小型化镜频抑制接收机前端和太赫兹小型化低噪声辐射计前端的应用。前端和太赫兹小型化低噪声辐射计前端的应用。前端和太赫兹小型化低噪声辐射计前端的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种改进型太赫兹高隔离度E面功分器及其应用


[0001]本专利技术属于太赫兹无线通信
，具体涉及一种改进型太赫兹高隔离度E面功分器及其应用。

技术介绍

[0002]功分器是一种用于功率分配的三端口无源元件，在电子对抗、通信系统、雷达系统、测试测量仪器等微波系统中有着不可缺少的作用。功分器的主要用途有合成功率、分配功率、扩大功率量程、监视功率和频谱等，在一些重要的微波测量仪器如矢量网络分析仪、反射计中也有着较为广泛的应用。
[0003]太赫兹波作为当前电子技术解决未来电磁波频谱拥挤问题而开拓的主要频段，在物体成像、环境监测、医疗诊断、射电天文、宽带移动通讯等方面具有重大的科学价值和广阔的应用前景，是国际学术界公认的具有重大科学价值和战略需求的前沿
功分器作为电路中不可或缺的重要器件之一，对太赫兹频段的高隔离度功分器的研究具有非常高的应用价值。
[0004]由于太赫兹频段的电路尺寸急剧减小，导致传统微带线功分器加工困难。T型结功分器是一种常用的用于太赫兹波段功率分配/合成的电路结构，因其天然的结构缺陷，导致两个输出端口之间的隔离度被限制在6 dB以内，这在大多数应用环境下都无法达到要求。目前已报道的太赫兹E面功分器结构中，通常采取增加回路和隔离端口的方式，提升功分器输出端口之间的隔离度，但由于隔离端口的输出带宽很窄，使得两个输出端口的带宽被限制，有一定带宽的电磁波能量会从隔离端口输出，从而导致了能量的泄漏。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中存在的能量泄露的问题，本专利技术提供了一种改进型太赫兹高隔离度E面功分器及其应用，本专利技术具体技术方案如下：一种改进型太赫兹高隔离度E面功分器，其特征在于，包括主波导，连接于主波导宽边一侧中心的输入波导，两个连接于主波导宽边另一侧的相平行的隔离波导，及两个连接于两个隔离波导之间的分支结构；主波导的左右两端分别为第一输出端和第二输出端，输入波导未与主波导相连的一端为第一输入端，两个隔离波导未与主波导相连的一端分别为第一隔离端和第二隔离端；所述改进型太赫兹高隔离度E面功分器为左右对称结构。
[0006]进一步地，两个分支结构的长度均为中心频率的半波长。
[0007]进一步地，所述输入波导与主波导连接处的两个拐角设有凹槽，并且主波导位于两个隔离波导之间区域的窄边尺寸减小，以实现第一输入端与第一输出端和第二输出端之间的阻抗匹配，优化S参数。
[0008]所述改进型太赫兹高隔离度E面功分器的工作原理具体为：外部信号从第一输入端输入，功分为两路功率相同、相位相同的输出信号，分别对
应传输至第一输出端和第二输出端；若两个隔离波导分别位于左右两侧，左侧隔离波导对应第一隔离端，右侧隔离波导对应第二隔离端，则应传输至第一输出端的输出信号会有一部分信号泄露至左侧隔离波导，应传输至第二输出端的输出信号也会有一部分信号泄露至右侧隔离波导；在两个隔离波导之间连接有两个分支结构，若靠近主波导侧的为第一分支结构，则另一个为第二分支结构；当泄露至左侧隔离波导的信号经第一分支结构传输至右侧的第二输出端时，因传输路径多经过第一分支结构，与第二输出端的输出信号的反射波存在180
°
的相位差，反向抵消，提高第二输出端的隔离度；同理，因第一分支结构的存在，也会提高第一输出端的隔离度；泄露至左侧隔离波导的信号在传输至第一分支结构时，会有一部分信号泄露至左侧隔离波导与第二分支结构的A交汇处；而泄露至右侧隔离波导的信号在传输至第二分支结构时，也会有一部分信号泄露至右侧隔离波导与第二分支结构的B交汇处，经第二分支结构传输至A交汇处；因传输路径多经过第二分支结构，传输至A交汇处的两个信号存在180
°
的相位差，反向抵消，达到抑制能量从第一隔离端泄露的作用；同理，因第二分支结构的存在，也会抑制能量从第二隔离端泄露，进而实现高隔离度、低能量损耗的E面功分器。
[0009]本专利技术还提供了一种基于改进型太赫兹高隔离度E面功分器的太赫兹小型化镜频抑制接收机前端，其特征在于，包括上下布置的中频电路和太赫兹电路；所述太赫兹电路包括本振三倍频器、135
°
3 dB耦合器、改进型太赫兹高隔离度E面功分器、第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器；射频信号经改进型太赫兹高隔离度E面功分器功分为两路功率相等、相位相同的信号，分别进入第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器；本振信号经本振三倍频器倍频后，输入至135
°
3 dB耦合器耦合为两路功率相同、相位差135
°
的本振驱动信号，分别进入第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器驱动混频；第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器混频后产生的中频分量分别输入至中频电路，经90
°
耦合、放大后，输出上边带（USB）信号和下边带（LSB）信号，实现镜频抑制功能。
[0010]进一步地，所述中频电路和太赫兹电路通过第一低损耗探针和第二低损耗探针连接。
[0011]进一步地，所述中频电路包括依次设置的中频90
°
电桥和中频低噪声放大器，第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器混频后产生的中频分量经中频90
°
电桥耦合，中频低噪声放大器放大后，产生上边带（USB）信号和下边带（LSB）信号。
[0012]进一步地，所述第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器均采用GaAs单片集成将二极管装配在混频器电路中，保证了两个混频器电路性能的一致性。
[0013]进一步地，所述第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器均包括依次设置的射频波导
‑
悬置微带线过渡、射频匹配电路、反向并联二极管对、本征匹配电路、本振低通滤波器、本振波导
‑
悬置微带线过渡、中频低通滤波器和中频输出端口。
[0014]进一步地，所述本振三倍频器包括依次设置的输入波导、输入波导
‑
微带线过渡、输入低通滤波器、输入匹配电路、同向并联二极管对、输出匹配电路、输出波导
‑
微带线过渡
和输出波导。
[0015]进一步地，所述135
°
3 dB耦合器包括两个平行的矩形波导和多个连接于两个矩形波导之间的波导枝节，两个矩形波导位于同侧的一端分别为第二输入端和第三隔离端，另一端均为输出端，其中一个输出端比另一个输出端增加额外的45
°
相移，两个输出端相互隔离且具有135
°
的相位差。
[0016]所述太赫兹小型化镜频抑制接收机前端的工作原理具体为：射频信号经射改进型太赫兹高隔离度E面功分器功分为的两路功率相同、相位相同的信号，分别进入第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器；本振信号经本振本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改进型太赫兹高隔离度E面功分器，其特征在于，包括主波导，连接于主波导宽边一侧中心的输入波导，两个连接于主波导宽边另一侧的相平行的隔离波导，及两个连接于两个隔离波导之间的分支结构；主波导的左右两端分别为第一输出端和第二输出端，输入波导未与主波导相连的一端为第一输入端，两个隔离波导未与主波导相连的一端分别为第一隔离端和第二隔离端；所述改进型太赫兹高隔离度E面功分器为左右对称结构。2.根据权利要求1所述改进型太赫兹高隔离度E面功分器，其特征在于，两个分支结构的长度均为中心频率的半波长。3.根据权利要求1所述改进型太赫兹高隔离度E面功分器，其特征在于，所述输入波导与主波导连接处的两个拐角设有凹槽，并且主波导位于两个隔离波导之间区域的窄边尺寸减小，以实现第一输入端与第一输出端和第二输出端之间的阻抗匹配。4.一种基于改进型太赫兹高隔离度E面功分器的太赫兹小型化镜频抑制接收机前端，其特征在于，包括上下布置的中频电路和太赫兹电路；所述太赫兹电路包括本振三倍频器、135
°
3 dB耦合器、如权利要求1所述改进型太赫兹高隔离度E面功分器、第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器；射频信号经改进型太赫兹高隔离度E面功分器功分为两路功率相等、相位相同的信号，分别进入第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器；本振信号经本振三倍频器倍频后，输入至135
°
3 dB耦合器耦合为两路功率相同、相位差135
°
的本振驱动信号，分别进入第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器驱动混频；第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器混频后产生的中频分量分别输入至中频电路，经90
°
耦合、放大后，输出USB信号和LSB信号。5.根据权利要求4所述基于改进型太赫兹高隔离度E面功分器的太赫兹小型化镜频抑制接收机前端，其特征在于，所述中频电路和太赫兹电路通过第一低损耗探针和第二低损耗探针连接。6.根据权利要求4所述基于改进型太赫兹高隔离度E面功分器的太赫兹小型化镜频抑制接收机前端，其特征在于所述中频电路包括依次设置的中频90
°
电桥和中频低噪声放大器，第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器混频后产生的中频分量经中频90
°
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓波，张波，戴炳礼，牛中乾，管明，柳杨，樊勇，杨晓帆，刘珂，陈智，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：