CN103490594A - 一种2mm多层三倍变频器及三倍变频方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种2mm多层三倍变频器及三倍变频方法，整个倍频器由对称的上半部分与下半部分两个部分构成，其中，上半部分由上盖板、上腔和第一肖特基二极管构成，下半部分由下盖板、下腔、和第二肖特基二极管构成，所述上半部分与下半部分之间设置有垫片，与上腔、下腔、第一肖特基二极管和第二肖特基二极管共同形成三倍变频单元；所述2mm多层三倍变频器的输入端与输出端均设有一脊波导转换。采用多层倍频电路，通过空间功率分配然后倍频合成，可增大倍频器的压缩点，通过增加输入功率即可获取大的倍频输出功率。
Description
技术领域
本发明涉及一种2mm多层三倍变频器及三倍变频方法。
背景技术
目前，涉及整个2mm频谱的能量产生问题可以由固态倍频方式来实现。2mm倍频变频器是通过谐振电路与半导体器件的相互作用，把直流功率转化为射频功率的装置，其主要优点是工作电压低、效率高、寿命长、体积小、重量轻。如何提高2mm倍频变频器的输出功率是目前2mm系统应用急需解决的问题，2mm倍频变频器的输出功率，取决于两个方面，一是倍频器变频效率，在输入功率一定的情况下，提高倍频器的变频效率可以提高2mm倍频变频器的输出功率，二是2mm倍频变频器的压缩点，通过提高倍频器的压缩点，增大输入功率，进而提高倍频器的输出功率。2mm倍频变频器在具体的实现上，常采用的图1所示的方案，包含输入部分、输出部分及基于介质基片的倍频电路，具体的实现原理是，输入的基波信号经探针及匹配电路，耦合至非线性二极管处，利用二极管的非线性进行倍频，倍频后的2mm信号经输出匹配电路及微带探针耦合至输出波导输出，由于介质的存在，介质损耗不可避免，进而使得倍频器的倍频效率变差，同时由于上述电路在具体的实现形式上采用的是单层的倍频电路，整个倍频器的压缩点取决于元器件的压缩点，为提高整个倍频器的压缩点，可以将多个二极管级联使用，进而提高倍频器的压缩点，这样就带来的一个问题就是，管子级联的越多，寄生参数也就越大，导致了倍频器的倍频效率变差，因此即使输入功率增加，由于倍频效率变差，倍频器的输出功率也很难增加，无法解决变频效率与输入功率的平衡。
因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种2mm多层三倍变频器及三倍变频方法。
为解决上述技术问题，本发明技术方案包括：
一种2mm多层三倍变频器，整个倍频器由对称的上半部分与下半部分两个部分构成，其中，上半部分由上盖板、上腔和肖特基二极管构成，下半部分由下盖板、下腔和肖特基二极管构成，所述上半部分与下半部分之间设置有垫片，与上腔、下腔、第一肖特基二极管和第二肖特基二极管共同形成三倍变频单元；所述2mm多层三倍变频器的输入端与输出端均设有一脊波导转换。
所述的2mm多层三倍变频器，其中，输入信号经脊波导转换由标准输入波导耦合至所述三倍变频单元进行三次倍频，倍频后的2mm信号再经脊波导转换至标准输出波导输出，在三次倍频过程中每层电路都平行于波导的窄边，对称于波导的中心线，等间距的排列于波导的宽边上。
所述的2mm多层三倍变频器，其中，所述上腔的输入端为上半圆形，输出端为上方形；所述下腔的输入端为下半圆形，输出端为下方形。
一种利用所述2mm多层三倍变频器的三倍变频方法，其包括以下步骤：输入信号经脊波导转换由标准输入波导耦合至三倍变频单元进行三次倍频，倍频后的2mm信号再经脊波导转换耦合至标准输出波导输出，在三次倍频过程中每层电路都平行于波导的窄边，对称于波导的中心线，等间距的排列于波导的宽边上。
所述的三倍变频方法，其中，上述步骤具体的还包括：波导空间中所述2mm多层三倍变频器的各层具有相同的倍频电路和等间距的对称的分布于波导的宽边之上。
本发明提供的一种2mm多层三倍变频器及三倍变频方法，采用多层倍频电路，通过空间功率分配倍频合成，可以获取大的倍频输出功率，通过脊波导实现了宽频带的匹配，由于波导空间是多层倍频电路，功率分配倍频合成均在波导内完成，因此，大大降低了传输损耗，而且波导空间中的各层具有相同的倍频电路且等间距的对称的分布于波导的宽边之上，使波导的幅相具有高度的一致性，而且本发明把空间功率分配倍频合成集成到两个连接在一起的波导里面，因此结构紧凑，而且应用方便。
附图说明
图1是现有技术中变频器的结构示意图；
图2是本发明中2mm多层三倍变频器的拆分结构示意图；
图3是本发明中2mm多层三倍变频器的整体结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种2mm多层三倍变频器及三倍变频方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例子仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种2mm多层三倍变频器，如图2与图3所示的，整个倍频器由对称的上半部分与下半部分两个部分构成，其中，上半部分由上盖板1、上腔3和肖特基二极管5构成，下半部分由下盖板2、下腔4和肖特基二极管5构成，所述上下部分之间设置有垫片6，与上腔3、下腔4、第一肖特基二极管和第二肖特基二极管5共同形成三倍变频单元；所述2mm多层三倍变频器的输入端7与输出端8均设有一脊波导转换。
并且经脊波导转换将标准输入波导耦合至所述三倍变频单元进行三次倍频，倍频后的2mm信号再经脊波导转换至标准输出波导输出，在三次倍频过程中每层电路都平行于波导的窄边，对称于波导的中心线，等间距的排列于波导的宽边上。所述上腔3的输入端为上半圆形，输出端为上方形；所述下腔4的输入端为下半圆形，输出端为下方形。
本发明还提供了一种利用所述2mm多层三倍变频器的三倍变频方法，其包括以下步骤：经脊波导转换将标准输入波导耦合至三倍变频单元进行三次倍频，倍频后的2mm信号再经脊波导转换至标准输出波导输出，在三次倍频过程中每层电路都平行于波导的窄边，对称于波导的中心线，等间距的排列于波导的宽边上。并且波导空间中所述2mm多层三倍变频器的各层具有相同的倍频电路和等间距的对称的分布于波导的宽边之上。
其更为具体的是：
所给出的波导空间多层三倍频电路的每一层输入、输出电路均由脊波导构成，信号由标准输入波导WR22输入，经脊波导转换将能量耦合至所述肖特基二极管5处进行三次倍频，倍频后的2mm信号再经脊波导转换至标准输出波导WR6.5输出，其中每层电路都平行于波导的窄边，对称于波导宽边的中心线，等间距的排列于波导的宽边上。所述2mm多层三倍变频器的各层具有很高的幅相一致性，且各种变换结构的损耗很小，因此，波导多层倍频器具有很高的功率分配和合成效率。同时，通过多层结构的创新设计，减小了回波损耗从而提高了倍频效率。同时该多层倍频器突破了单层倍频器因倍频管本身特性而导致的输出功率受限的这一特性，使得倍频后可以大功率输出，满足大功率2mm波系统的要求。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。
Claims (5)
1.一种2mm多层三倍变频器，整个倍频器由对称的上半部分与下半部分两个部分构成，其特征在于，上半部分由上盖板、上腔和第一肖特基二极管构成，下半部分由下盖板、下腔和第二肖特基二极管构成，所述上半部分与下半部分之间设置有垫片，与上腔、下腔、第一肖特基二极管和第二肖特基二极管共同形成三倍变频单元；所述2mm多层三倍变频器的输入端与输出端均设有一脊波导转换。
2.根据权利要求1所述的2mm多层三倍变频器，其特征在于，输入信号经脊波导转换由标准输入波导耦合至所述三倍变频单元进行三次倍频，倍频后的2mm信号再经脊波导转换至标准输出波导输出，三倍频器有多层倍频电路构成，每层倍频电路都平行于波导的窄边，对称于波导宽边的中心线，等间距的排列于波导的宽边上。
3.根据权利要求1所述的2mm多层三倍变频器，其特征在于，所述上腔的输入端为上半圆形，输出端为上方形；所述下腔的输入端为下半圆形，输出端为下方形。
4.一种利用如权利要求1所述2mm多层三倍变频器的三倍变频方法，其包括以下步骤：输入信号经脊波导转换将标准输入波导耦合至三倍变频单元进行三次倍频，倍频后的2mm信号再经脊波导转换至标准输出波导输出，在三次倍频过程，倍频器有多层电路构成，每层电路都平行于波导的窄边，对称于波导的中心线，等间距的排列于波导的宽边上。
5.根据权利要求4所述的三倍变频方法，其特征在于，上述步骤具体的还包括：波导空间中所述2mm多层三倍变频器的各层具有相同的倍频电路和等间距的对称的分布于波导的宽边之上。
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