CN104767490B - 一种宽带太赫兹偶次谐波混频电路及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽带太赫兹偶次谐波混频电路及工作方法，包括射频输入探针、可调射频匹配枝节、反向并联二极管对、级联宽阻带高抑制本振滤波器、本振输入探针、中频滤波器及中频输出端口，并且依次混合集成在微带线上；所述反向并联二极管对中二极管接地；所述射频输入探针与射频输入波导连接；所述本振输入探针与本振输入波导连接。本发明提出的太赫兹可调谐偶次谐波混频设计方法，继承了传统偶次谐波混频器噪声系数小的优势，同时提高了电路设计的灵活性并降低了电路设计的难度，而且具备宽带可调谐的特性，降低了对加工、装配一致性的要求，具有良好的可生产性。
Description
技术领域
本发明涉及混频器技术领域，尤其涉及一种宽带太赫兹偶次谐波混频电路及工作方法。
背景技术
太赫兹波是频率在0.1THz-10THz的电磁波，具有透视性、宽带性、瞬态性、低能性、相干性等优良特性，许多如物体成像、医疗诊断、环境监测、射电天文、宽带移动通讯、卫星通信和军用雷达等方面的应用已经发展到这个频段。无论太赫兹波应用在哪个领域，都离不开太赫兹波的接收，太赫兹接收机的性能指标很大程度上决定了太赫兹系统的性能。
由于偶次谐波混频器相较于奇次谐波混频器在设计和实现上具有先天优势，因此如何设计宽带高性能和高可靠性的太赫兹偶次谐波混频器，对于太赫兹频段信号的应用和开发具有极其重要的作用。传统的太赫兹谐波混频器射频接地端会恶化射频探针的性能，本振滤波器阻带不够宽造成谐波抑制不足，这些都会降低混频器的带宽和恶化混频器的噪声系数，传统的设计方法在装配完成后不能调试调谐，对于混频器的实际应用增加一定困难。
太赫兹信号接收是这些应用系统开发关键技术之一，目前信号接收经常采用超外差式的方案，由于在太赫兹频段无低噪声放大器，致使接收机的灵敏度，直接取决于太赫兹混频器的噪声系数。目前太赫兹频段的混频器分为基波混频器和谐波混频器两种，基波混频器具有较小的噪声系数，但对本振的要求较高；谐波混频可大大降低对本振的要求，采用的谐波次数越高，本振的要求就越低，同样的噪声系数也就越大，综合考虑本振和噪声系数的要求，太赫兹频段高灵敏度的接收机一般采用二次及以上次数谐波混频的方案，主要采用悬带、探针相结合的电路，采用射频探针末端接地的方式，会完全改变探针的电磁场耦合模式，极大的降低探针的工作性能，同时在装配时由于接地处装配的误差，会带来很大的寄生参量，改变电路的性能，加工时也需要对接地处腔体进行精细加工，加大了加工难度。传统方法设计的本振滤波器普遍带宽不足，这会带来对谐波抑制不够的问题，抬高混频器的噪声，降低混频性能。另外传统设计方式还缺少调试单元，电路一经装配定型将无法进行调试和改动。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种宽带太赫兹偶次谐波混频器及工作方法，在混频电路设计时摒弃传统混频电路射频探针端接地的方式，采用在二极管电路段用短路匹配枝节的方式接地，该方式既能对混频电路进行有效匹配实现宽带特性，又能去除因射频探针端接地而对射频探针带来的寄生影响，提高稳定性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种宽带太赫兹偶次谐波混频电路，包括射频输入探针、可调射频匹配枝节、反向并联二极管对、级联宽阻带高抑制本振滤波器、本振输入探针、中频滤波器及中频输出端口，并且依次混合集成在微带线上；所述反向并联二极管对中二极管接地；
射频探针插入射频输入波导，耦合射频信号；本振探针插入本振输入波导，耦合本振信号。所述射频输入探针为扇形探针。
一种宽带太赫兹偶次谐波混频电路的工作方法，包括：
(1)射频信号经射频输入波导和射频输入探针实现电磁波由矩形波导TE10模至微带线准TEM模的转换，微带线上的射频信号经可调射频匹配枝节后耦合到反向并联二极管对；所述射频输入探针为扇形探针；
(2)本振信号经过本振输入波导和本振输入探针实现电磁波由矩形波导TE10模至微带线准TEM模的转换，微带线上的本振信号经过级联宽阻带高抑制本振滤波器滤除各次谐波后耦合到反向并联二极管对处；
(3)射频信号和本振信号混出的中频信号经中频滤波器后由中频输出端口输出；
在反向并联二极管对的二极管接地处接地，用于实现非线性器件的直流回路，可调射频匹配枝节对二极管接地起到平衡作用，并在后期能进行混频器调试，改善混频器性能。
本发明的有益效果：
本发明提出的太赫兹可调谐偶次谐波混频设计方法，继承了传统偶次谐波混频器噪声系数小的优势，同时提高了电路设计的灵活性并降低了电路设计的难度，而且具备宽带可调谐的特性，降低了对加工、装配一致性的要求，具有良好的可生产性。
本发明去除了末端接地给探针和整个电路带来的寄生参量影响，提高了电路性能和一致性，接地腔体的去除降低了加工的难度，并降低装配精度的影响。
级联宽阻带高抑制本振滤波器超宽的滤波器带宽有效滤除需要电磁波外的各次谐波，降低了各次谐波对混频器的干扰。
可调射频匹配枝节的设置改善了二极管接地平衡的同时为后期提供了丰富的电路调试单元，可以实现后期器件宽带调谐，提高电路性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中，1、射频输入波导，2.射频输入探针，3、可调射频匹配枝节，4、反向并联二极管对，5、二极管接地，6、级联宽阻带高抑制本振滤波器，7、本振输入波导，8、中频滤波器，9、中频输出端口，10、本振输入探针。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种宽带太赫兹偶次谐波混频电路，包括射频输入探针2、可调射频匹配枝节3、反向并联二极管对4、级联宽阻带高抑制本振滤波器6、本振输入探针10、中频滤波器8及中频输出端口9，并且依次混合集成在微带线上；所述反向并联二极管对4中二极管接地5；
射频探针2插入射频输入波导1，耦合射频信号；本振探针10插入本振输入波导7，耦合本振信号。
所述射频输入探针2为扇形探针。
一种宽带太赫兹偶次谐波混频电路的工作方法，包括：
(1)射频信号经射频输入波导1和射频输入探针2实现电磁波由矩形波导TE10模至微带线准TEM模的转换，微带线上的射频信号经可调射频匹配枝节3后耦合到反向并联二极管对4处；
(2)本振信号经过本振输入波导7和本振输入探针10实现电磁波由矩形波导TE10模至微带线准TEM模的转换，微带线上的本振信号经过级联宽阻带高抑制本振滤波器6滤除各次谐波后耦合到反向并联二极管对4；
(3)射频信号和本振信号混出的中频信号经中频滤波器8后由中频输出端口9输出；
在反向并联二极管对4的二极管接地处接地，用于实现非线性器件的直流回路，可调射频匹配枝节3对二极管接地5起到平衡作用，并在后期能进行混频器调试，改善混频器性能。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (1)
1.一种基于宽带太赫兹偶次谐波混频电路的工作方法，其特征是，
所述宽带太赫兹偶次谐波混频电路包括射频输入探针、可调射频匹配枝节、反向并联二极管对、级联宽阻带高抑制本振滤波器、本振输入探针、中频滤波器及中频输出端口，并且依次混合集成在微带线上；所述反向并联二极管对中二极管接地；射频探针插入射频输入波导，耦合射频信号；本振探针插入本振输入波导，耦合本振信号；所述射频输入探针为扇形探针；
该工作方法包括：
（1）射频信号经射频输入波导和射频输入探针实现电磁波由矩形波导TE10模至微带线准TEM模的转换，微带线上的射频信号经可调射频匹配枝节后耦合到反向并联二极管对；所述射频输入探针为扇形探针；
（2）本振信号经过本振输入波导和本振输入探针实现电磁波由矩形波导TE10模至微带线准TEM模的转换，微带线上的本振信号经过级联宽阻带高抑制本振滤波器滤除各次谐波后 耦合到反向并联二极管对处；
（3）射频信号和本振信号混出的中频信号经中频滤波器后由中频输出端口输出；在反向并联二极管对的二极管接地处接地，用于实现非线性器件的直流回路，可调射频匹配枝节对二极管接地起到平衡作用。
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