CN104967409B - 一种基于高低阻抗新型太赫兹倍频器设计结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高低阻抗新型太赫兹倍频器设计结构，包括输入波导、输入波导‑微带过渡、输入匹配电路、输出波导、输出微带‑波导过渡、输出匹配电路；输入波导上安装输入波导‑微带过渡，输入波导‑微带过渡的输出线路分成两路，一路接入偏置电压，另一路接输入匹配电路；输入匹配电路通过肖特基二极管连接输出匹配电路，输出匹配电路连接至输出波导上的输出微带‑波导过渡；本发明在输入端利用波导截止特性及输入波导‑微带过渡的窗口通带特性实现输入目标频率带通，在输出端利用波导截止特性及输出微带‑波导过渡的窗口通带特性实现输出目标频率带通；在输入端输出端均无滤波器，带宽不受滤波器自身带宽约束，可有效降低损耗和减小尺寸。

Description

一种基于高低阻抗新型太赫兹倍频器设计结构

技术领域

本发明属于太赫兹技术领域，特别是一种基于高低阻抗新型太赫兹倍频器设计结构。

技术背景

传统的基于高低阻抗太赫兹倍频器一般由输入波导、输入波导-微带过渡、输入低通滤波器、直流偏置低通滤波器、输入匹配电路、输出匹配电路、输出带通滤波器、输出微带-波导过渡、输出波导九个部分组成。这种结构的太赫兹倍频器的工作原理为：输入信号由输入波导进入，由输入波导-微带过渡将波导TE10模式的信号过渡到微带的TEM模式，同时直流反向偏置电压由直流偏置低通滤波器加在输入微带上进行馈电，射频信号及直流偏置经过输入低通滤波器及输入匹配电路后加载到肖特基二极管上，利用二极管的非线性特性产生高次谐波信号实现倍频；倍频后的信号经过输出匹配电路和输出带通滤波器后，得到目标频段的倍频信号，最后由输出微带-波导过渡将微带TEM模式过渡到波导TE10模式，最后由输出波导输出。

上述太赫兹倍频器的结构缺陷主要在于，输入低通滤波器实现输入信号的滤波功能，而这个功能可以利用波导截至特性和输入波导-微带过渡的窗口通带特性实现，功能是不具有必要性；同时，对信号的传输也有影响，输入低通滤波器会增加信号传输的电路损耗和降低电路工作带宽。同样的，输出带通滤波器实现输出信号的滤波功能，而这个功能可以利用波导截至特性和输出微带-波导过渡的窗口通带特性实现，功能上不具有必要性；同时，对信号的传输也有影响，输出带通滤波器会增加信号传输的电路损耗和降低电路工作带宽。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术问题，提供了一种基于高低阻抗的新型太赫兹倍频器设计结构，可以在传统电路基础上，减少输入低通滤波器和输出带通滤波器，利用波导截止特性和波导-微带过渡结构的窗口通带特性，实现倍频功能；具有带宽宽、损耗低、效率高、结构尺寸小的优点，可广泛应用于太赫兹倍频器的设计。

本发明的技术方案如下：

一种基于高低阻抗新型太赫兹倍频器设计结构，其特征在于：包括输入电路和输出电路，输入电路包括输入波导、输入波导-微带过渡、输入匹配电路，输出电路包括输出波导、输出微带-波导过渡、输出匹配电路；

所述输入波导上安装输入波导-微带过渡，输入波导-微带过渡的输出线路分成两路，一路接入偏置电压（Vbias），另一路连接输入匹配电路；所述输入匹配电路的输出端通过肖特基二极管连接输出匹配电路，输出匹配电路连接至输出波导上的输出微带-波导过渡。

输入波导-微带过渡的输出线路分支通过直流偏置低通滤波器接入偏置电压（Vbias）。

所述基于高低阻抗新型太赫兹倍频器的工作原理如下：

在输入电路部分：

首先，输入信号由输入波导进入，输入信号为波导TE10模式；

然后，由输入波导-微带过渡将波导TE10模式的信号过渡到微带TEM模式的信号，同时直流反向偏置电压由直流偏置低通滤波器加在输入匹配电路上进行馈电；

利用波导截止特性（即载波频率低于波导的截至频率，信号就不通过）及波导-微带过渡的窗口通带特性（即在非窗口通带，信号被反射而不通过），实现信号在目标频率带通，非目标频率不通过，输入信号及直流偏置电压经过输入匹配电路后加载到肖特基二极管上，利用肖特基二极管的非线性特性，产生高次谐波实现倍频（肖特基二极管的非线性特性即肖特基二极管能产生高次谐波，其中的二次谐波实现二次倍频），经过肖特基二极管后得到倍频后的信号；

在输出电路部分：

利用输出波导截止特性（即载波频率低于波导的截至频率，信号就不通过）及输出微带-波导过渡的窗口通带特性（即在非窗口通带，信号被反射而不通过），实现信号在目标频率带通，非目标频率不通过；倍频后的信号经过输出匹配电路后，得到目标频段的倍频信号，倍频信号最后由输出微带-波导过渡，将微带TEM模式的信号过渡变化为波导TE10模式的信号，最后得到的波导TE10模式的信号由输出波导输出。

本发明的有益效果如下：

本发明在输入端利用波导截止特性及波导-微带过渡的窗口通带特性实现输入目标频率带通，在输出端利用波导截止特性及波导-微带过渡的窗口通带特性实现输出目标频率带通；并且本发明在输入端输出端均无滤波器，使得带宽不受滤波器自身带宽约束，避免了滤波器自身损耗的问题，可以有效降低损耗和减小尺寸。

附图说明

图1 为传统基于高低阻抗倍频器电路的结构示意图；

图2 为本发明的基于高低阻抗倍频器电路结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图2所示，一种基于高低阻抗新型太赫兹倍频器设计结构包括输入电路和输出电路，输入电路包括输入波导、输入波导-微带过渡、输入匹配电路，输出电路包括输出波导、输出微带-波导过渡、输出匹配电路。

对于输入电路：

所述输入波导上安装输入波导-微带过渡，输入波导-微带过渡的输出线路分成两路，一路接入偏置电压（Vbias），另一路连接输入匹配电路；

对于输出电路：

所述输入匹配电路的输出端通过肖特基二极管连接输出匹配电路，输出匹配电路连接至输出波导上的输出微带-波导过渡。

输入波导-微带过渡的输出线路分支通过直流偏置低通滤波器接入偏置电压（Vbias）。

所述基于高低阻抗新型太赫兹倍频器的工作原理如下：

在输入电路部分：

首先，输入信号由输入波导进入，输入信号为波导TE10模式；

然后，由输入波导-微带过渡将波导TE10模式的信号过渡到微带TEM模式的信号，同时直流反向偏置电压由直流偏置低通滤波器加在输入匹配电路上进行馈电；

利用波导截止特性（即载波频率低于波导的截至频率，信号就不通过）及波导-微带过渡的窗口通带特性（即在非窗口通带，信号被反射而不通过），实现信号在目标频率带通，非目标频率不通过，输入信号及直流偏置电压经过输入匹配电路后加载到肖特基二极管上，利用肖特基二极管的非线性特性，产生高次谐波实现倍频（肖特基二极管的非线性特性即肖特基二极管能产生高次谐波，其中的二次谐波实现二次倍频），经过肖特基二极管后得到倍频后的信号；

在输出电路部分：

利用输出波导截止特性（即载波频率低于波导的截至频率，信号就不通过）及输出微带-波导过渡的窗口通带特性（即在非窗口通带，信号被反射而不通过），实现信号在目标频率带通，非目标频率不通过；倍频后的信号经过输出匹配电路后，得到目标频段的倍频信号，倍频信号最后由输出微带-波导过渡，将微带TEM模式的信号过渡变化为波导TE10模式的信号，最后得到的波导TE10模式的信号由输出波导输出。

Claims (1)

1.一种基于高低阻抗新型太赫兹倍频器设计结构，其特征在于：包括输入电路和输出电路，输入电路包括输入波导、输入波导-微带过渡、输入匹配电路，输出电路包括输出波导、输出微带-波导过渡、输出匹配电路；

所述输入波导上安装输入波导-微带过渡，输入波导-微带过渡的输出线路分成两路，一路接入偏置电压，另一路连接输入匹配电路；所述输入匹配电路的输出端通过肖特基二极管连接输出匹配电路，输出匹配电路连接至输出波导上的输出微带-波导过渡；所述输入波导-微带过渡的输出线路分支通过直流偏置低通滤波器接入偏置电压；

在输入电路部分：

首先，输入信号由输入波导进入，输入信号为波导TE10模式；

然后，由输入波导-微带过渡将波导TE10模式的信号过渡到微带TEM模式的信号，同时直流反向偏置电压由直流偏置低通滤波器加在输入匹配电路上进行馈电；

输入信号及直流偏置电压经过输入匹配电路后加载到肖特基二极管上，产生高次谐波实现倍频，经过肖特基二极管后得到倍频后的信号；

在输出电路部分：

倍频后的信号经过输出匹配电路后，得到目标频段的倍频信号，倍频信号最后由输出微带-波导过渡，将微带TEM模式的信号过渡变化为波导TE10模式的信号，最后得到的波导TE10模式的信号由输出波导输出；

在输入端利用波导截止特性及波导-微带过渡的窗口通带特性实现输入目标频率带通，在输出端利用波导截止特性及微带-波导过渡的窗口通带特性实现输出目标频率带通。