【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种太赫兹波段平面三次谐波混频器，属于小型化、高集成度的太赫兹通信和雷达。
技术介绍
1、太赫兹收发前端广泛应用在通信、雷达等近乎所有的太赫兹应用系统中，是太赫兹系统中的核心组成部分。其中，太赫兹混频器是收发前端的核心器件，其功能是将太赫兹射频信号下变频到中频信号实现频谱的向下搬移，或将频率较低的中频信号上变频到射频信号发射，其技术指标的优劣很大程度上影响了太赫兹系统的整体性能。因此，高性能太赫兹混频器的研制是太赫兹技术的关键研究方向之一。
2、随着混频器频率的提高，混频器对本振信号的频率和功率的要求也越来越高，然而具有足够功率的高频本振(lo)信号并不容易实现。在这些系统中，使用谐波混频器来降低本振频率是一种常见的做法。谐波混频器需要的本振信号仅为射频频率的1/n(其中n是谐波阶数)，其复杂性相对于那些使用基波混频器的传输器大大降低。
3、目前太赫兹谐波混频器的研究多集中于对偶次谐波混频器进行研究，对太赫兹奇次谐波混频器的研究较少。对奇次谐波混频器的研究既可丰富谐波混频器的研究内容，还可为通信系统和雷达系统提供新的构建方法。奇次谐波混频器大多采用平衡式结构，通过180°混合网络实现射频和本振信号同相和反相加载，产生只含有奇次谐波混频分量而无偶次谐波混频分量的中频信号。目前太赫兹频段的奇次谐波混频器射频和本振信号采用波导结构输入，射频（或本振）信号利用波导te10模式下电场分布的特点，采用感应馈电方式馈入到两个二极管单管上，本振（或射频）信号采用悬置微带线馈电的方式馈入到两个二极管单管上，射
4、随着太赫兹应用系统朝着小型化、高集成度的方向发展，器件也朝着单片化的方向不断改进。波导结合悬置微带线的结构不利于系统的集成，如何对太赫兹谐波混频器的结构进行改进，以满足小型化、高集成度的太赫兹系统是本领域技术人员急需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种太赫兹波段平面三次谐波混频器。
2、技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种太赫兹波段平面三次谐波混频器，包括：微带环形耦合器、中频低通滤波器、射频带通滤波器、第一二极管、第二二极管、第一短路线、第二短路线、开路线、空气桥、中频信号传输线以及第一相位调节传输线、第二相位调节传输线、第三相位调节传输线和第四相位调节传输线。
4、所述微带环形耦合器具有a接点、b接点、c接点和d接点，其中a接点依次与第一相位调节传输线、射频带通滤波器和射频端口相连，b接点与本振端口相连，c接点依次与第二相位调节传输线和第一二极管的阳极相连，d接点依次与第三相位调节传输线和第二二极管的阴极相连。
5、所述第一短路线还与c接点相连，所述第二短路线还与d接点相连。
6、所述第一二极管的阴极和第二二极管的阳极的公共端作为e接点，长度为本振四分之一波长的开路线连接于e接点，e接点还依次与第四相位调节传输线、中频低通滤波器、空气桥和中频信号传输线，以及中频端口相连。
7、作为优选方案，所述第一二极管、第二二极管均采用肖特基二极管。
8、作为优选方案，c接点作为微带环形耦合器的共模端口，d接点作为微带环形耦合器的差模端口。
9、作为优选方案，所述微带环形耦合器包括b接点和c接点之间的第一均匀传输线、c接点和a接点之间的第二均匀传输线、a接点和d接点之间的第三均匀传输线以及d接点和b接点之间的第四均匀传输线。第一均匀传输线、第二均匀传输线、第三均匀传输线的长度为本振四分之一波长，第四均匀传输线的长度为本振四分之三波长。
10、作为优选方案，所述中频低通滤波器采用紧凑微带谐振单元结构，用于通过中频信号，抑制射频信号及杂散信号；调整与中频低通滤波器相连的第四相位调节传输线的长度及宽度，用于实现与中频低通滤波器的阻抗匹配。其中：表示射频信号频率。
11、作为优选方案，所述第一短路线、第二短路线长度为本振四分之一波长。
12、作为优选方案，所述开路线的长度为本振四分之一波长。
13、作为优选方案，所述射频带通滤波器采用平行耦合线结构，用于通过射频信号，抑制中频信号、本振信号及杂散信号；调整与射频带通滤波器相连的第一相位调节传输线的长度实现阻抗匹配，其中，表示中频信号频率。
14、作为优选方案，所述空气桥通过拱起金属带线，将微带环形耦合器外的中频信号传输线和环内的中频低通滤波器连接起来。
15、作为优选方案，所述太赫兹波段平面三次谐波混频器设置在砷化镓基片上。
16、有益效果：本专利技术提供的一种太赫兹波段平面三次谐波混频器，包括微带环形耦合器、中频低通滤波器、射频带通滤波器、两个肖特基二极管单管、两段本振四分之一波长短路线、一段本振四分之一波长开路线、空气桥、中频信号传输线以及第一相位调节传输线、第二相位调节传输线、第三相位调节传输线和第四相位调节传输线。本专利技术提供的平面三次谐波混频器，采用纯平面结构，具有电路结构简单、易于集成、变频损耗低等优点，可应用于小型化、高集成度的太赫兹通信和雷达等领域。本专利技术提供的平面三次谐波混频器，采用单平衡结构，通过微带环形耦合器，将射频信号和本振信号分别同相和反相地输入到两个肖特基二极管进行混频，混频后的中频信号通过中频低通滤波器等结构后输出。
17、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
18、1、本专利技术提供的平面三次谐波混频器具有结构简单、变频性能优异及杂散抑制出色的优点，可用于小型化、高集成度的太赫兹通信和雷达收发系统中。
19、2、本专利技术纯平面结构的混频器单片可通过金丝键合的方式与其他器件相连，可大大提高单位体积内器件的密度，适用于小型化、高集成度的太赫兹系统，对于对体积和重量有严格要求的天文、电子对抗等领域有着较明显的提升。
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1.一种太赫兹波段平面三次谐波混频器，其特征在于,包括：微带环形耦合器、中频低通滤波器、射频带通滤波器、第一二极管、第二二极管、第一短路线、第二短路线、开路线、空气桥、中频信号传输线以及第一相位调节传输线、第二相位调节传输线、第三相位调节传输线和第四相位调节传输线；
2.根据权利要求1所述的一种太赫兹波段平面三次谐波混频器，其特征在于,所述第一二极管、第二二极管均采用肖特基二极管。
3.根据权利要求1所述的一种太赫兹波段平面三次谐波混频器，其特征在于，c接点作为微带环形耦合器的共模端口，d接点作为微带环形耦合器的差模端口。
4.根据权利要求1所述的一种太赫兹波段平面三次谐波混频器，其特征在于，所述微带环形耦合器包括b接点和c接点之间的第一均匀传输线、c接点和a接点之间的第二均匀传输线、a接点和d接点之间的第三均匀传输线以及d接点和b接点之间的第四均匀传输线；第一均匀传输线、第二均匀传输线、第三均匀传输线的长度为本振四分之一波长，第四均匀传输线的长度为本振四分之三波长。
5.根据权利要求1所述的一种太赫兹波段平面三次谐波混频器，其特征
6.根据权利要求1所述的一种太赫兹波段平面三次谐波混频器，其特征在于，所述第一短路线、第二短路线长度为本振四分之一波长。
7.根据权利要求1所述的一种太赫兹波段平面三次谐波混频器，其特征在于，所述开路线的长度为本振四分之一波长。
8.根据权利要求1所述的一种太赫兹波段平面三次谐波混频器，其特征在于，所述射频带通滤波器采用平行耦合线结构，用于通过射频信号，抑制中频信号、本振信号及杂散信号；调整与射频带通滤波器相连的第一相位调节传输线的长度实现阻抗匹配，其中，表示中频信号频率。
9.根据权利要求1所述的一种太赫兹波段平面三次谐波混频器，其特征在于，所述空气桥通过拱起金属带线，将微带环形耦合器外的中频信号传输线和环内的中频低通滤波器连接起来。
10.根据权利要求1所述的一种太赫兹波段平面三次谐波混频器，其特征在于，所述太赫兹波段平面三次谐波混频器设置在砷化镓基片上。
...【技术特征摘要】
1.一种太赫兹波段平面三次谐波混频器，其特征在于,包括：微带环形耦合器、中频低通滤波器、射频带通滤波器、第一二极管、第二二极管、第一短路线、第二短路线、开路线、空气桥、中频信号传输线以及第一相位调节传输线、第二相位调节传输线、第三相位调节传输线和第四相位调节传输线；
2.根据权利要求1所述的一种太赫兹波段平面三次谐波混频器，其特征在于,所述第一二极管、第二二极管均采用肖特基二极管。
3.根据权利要求1所述的一种太赫兹波段平面三次谐波混频器，其特征在于，c接点作为微带环形耦合器的共模端口，d接点作为微带环形耦合器的差模端口。
4.根据权利要求1所述的一种太赫兹波段平面三次谐波混频器，其特征在于，所述微带环形耦合器包括b接点和c接点之间的第一均匀传输线、c接点和a接点之间的第二均匀传输线、a接点和d接点之间的第三均匀传输线以及d接点和b接点之间的第四均匀传输线；第一均匀传输线、第二均匀传输线、第三均匀传输线的长度为本振四分之一波长，第四均匀传输线的长度为本振四分之三波长。
5.根据权利要求1所述的一种太赫兹波段平面三次谐波混频器，其特征在于，所述中频低通滤波器...
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