CN105048965A - 基于肖特基二极管对的毫米波双频段倍频器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种毫米波双频段倍频器，包括输入微带谐振单元、四只同向串联的肖特基二极管、微带至波导的探针过渡、互为镜像的二极管匹配电路、50欧姆负载。本发明提供的双频段毫米波倍频器，具有电路结构简单、倍频杂散小、输出功率高等优点，可用于小型化、宽带雷达或双频收发信机中。

Description

基于肖特基二极管对的毫米波双频段倍频器

技术领域

本发明涉及毫米波技术领域，尤其是毫米波双频段倍频器。

背景技术

通常基于肖特基二极管对的倍频器只是单一的奇次倍频或者偶次倍频。若要获取双频段的毫米波信号，则需要两个独立的倍频电路才能实现，工作时需要两个信号源，或者加入功分器等无源电路，这样导致电路形式复杂，不利于系统集成。

JianGuo在“IEEEMicrowaveandWirelessComponentsLetters,VOL.24,NO.8,AUGUST2014”中名为“DesignofDual-ModeFrequencyMultiplierWithSchottkyDiodes”文中介绍了一个输入信号为5GHz附近的有源双模倍频器，但是并没有给出普遍性的双频段倍频器的设计方法，尤其是在毫米波频段。

在“IEEEMicrowaveandGuidedWaveLetters,VOL.10,OCTOBER2000”中名为“Novel1-DMicrostripPBGCells”的文献中提出过一种新型的紧凑型微带谐振单元，它具有电路尺寸小的特点，并能作为准集成组件灵活地运用在各种功能电路中，但在该文献中并没有提出如何把它运用在毫米波双频段倍频器中的具体实施方法。

由于现在毫米波双频段的信号多数是通过两个独立的倍频电路来获取，这样使电路的制造成本增加，并且也不利于小型化、集成化。在当今毫米波通讯日益发展的背景下，现有的双频段倍频技术已不能够满足需求。

发明内容

本发明旨在提供一种采用四只肖特基二极管实现毫米波双频段倍频的倍频器，用以取代现有的采用两个独立的倍频电路实现毫米波双频段倍频的倍频器，进一步的减小电路尺寸，提高集成度。

为达到上述的目的，本发明采用了以下技术方案实现：

本发明公开的采用四只肖特基二极管实现双频段的倍频，通过微带线A连接微带谐振单元的一端，所述微带谐振单元的另一端通过一段微带线1连接微带“十字结”，所述微带“十字结”连接肖特基二极管的焊盘P1、P1i，所述焊盘P1焊接二极管1的一端，所述二极管1的另一端连接焊盘P2，所述焊盘P2焊接二极管2的一端，所述二极管2的另一端连接微带线2，所述微带线2连接微带线B；所述焊盘P1i焊接二极管3的一端，所述二极管3的另一端连接焊盘P2i，所述焊盘P2i焊接二极管4的一端，所述二极管4的另一端连接微带线2i，所述微带线2i连接微带线Bi，所述微带线Bi连接50欧姆负载一端，所述50欧姆负载的另一端接地；所述微带“十字结”通过微带线3、微带线4、微带线C、低阻抗微带线连接标准传输波导。

进一步的，所述二极管1、2与二极管3、4分别为同向串联，并且二极管1、2、3、4在平行于微带线B方向上呈同向串联。

进一步的，所述P1、P2、2、B分别与P1i、P2i、2i、Bi关于微带线A对称。

微带谐振单元结构是直接在微带线上镂出特定的图案，微带谐振单元的结构尺寸可调节。

优选的，所述的微带线A、B、C的特征阻抗均为50欧姆。

本发明适用于毫米波，可取代现有的采用两个独立的倍频电路实现双频段倍频的倍频器，进一步的减小电路尺寸，提高集成度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为微带谐振单元结构图；

图3为微带谐振单元的典型传输特性；

图4为本发明二倍频的输出频谱；

图5为本发明三倍频的输出频谱；

图中：1-微带传输线A；2-微带谐振单元；3-输入微带线；4、5、14-肖特基二极管焊盘；6-二次谐波输出微带线；7-微带传输线B；9-50欧姆负载；8、10-三次谐波输出渐变微带线；11-微带传输线C；12-低阻抗微带线；13-输出标准传输波导；15、16、17、18-肖特基二极管；4i、5i、6i、7i-分别为4、5、6、7的镜像体；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，微带线A1经微带谐振单元2、微带线3连接微带“十字结”，所述微带“十字结”连接焊盘14、14i以及微带传输线8，所述微带传输线8经微带传输线10、微带传输线C11、低阻抗微带线12、至标准传输波导13输出。

二极管15的一端焊接在焊盘14上，另一端焊接在4上，二极管16的一端焊接在焊盘4上，另一端焊接在焊盘5上，二极管16与二极管15呈串联的形式，焊盘5经微带线6、微带线B7输出；如图1中4i、5i、6i、7i、14i分别与4、5、6、7、14关于1对称，二极管17的一端焊接在焊盘14i上，另一端焊接在4i上，二极管18的一端焊接在焊盘4i上，另一端焊接在焊盘5i上，二极管18与二极管17呈串联的形式；微带传输线A1、C11、B7的特征阻抗均为50欧姆，焊盘14、14i焊接的二极管的极性相反。

在本实施例中，整个毫米波双频段倍频器电路均制作在基板厚度为0.254mm的罗杰斯(Rogers)5880基板上。倍频输入信号fin从左端的倍频输入端输入至50欧姆微带传输线A1，经过微带谐振单元2，通过微带谐振单元结构之后，经过一段微带线3，最后通过焊盘14、14i馈入至二极管15、16、17、18中。

若倍频器倍频次数为N，则输入信号频率为输出信号频率的1/N。比如倍频次数为2，则输入信号频率则是输出信号频率的1/2。

二倍频输出电路由微带线6、至微带线B7输出。

三倍频输出电路由微带线8、微带线10，微带线C11、低阻抗微带线12、标准传输波导13组成。

如图2所示，本实施例采用的微带谐振单元的具体结构参数如表1：

表1

结构变量	L1	L2	L3	L4
					结构值(mm)	0.18	1.76	1.96	3.9
结构变量	W1	W2	W3	W50
					结构值(mm)	1.58	0.69	0.1	0.714

图3反映出本实施例的微带谐振单元有良好的低通滤波性能。

图4反映了本实施例20GHz到26GHz频段内的输出特性，二次倍频在20GHz到26GHz频段实现8.5dBm(7.07mW)以上的输出，图5反映了本实施36GHz到39GHz频段内的输出特性，三次倍频在30GHz到39GHz频段实现5.4dBm(3.46mW)以上的输出，其频率特性和输出带宽满足毫米波频段倍频器的要求。同时，由于本发明中倍频器可以实现毫米波双频段的倍频，通常毫米波双频段的信号都通过两个独立的倍频电路实现，因此使毫米波双频段倍频器尺寸大大降低，成本有效降低且易于获得毫米波双频段信号。

该毫米波双频段倍频器可用于毫米波频段的发射或接收系统设备中，例如工作于38GHz频率附近的高速宽带无线通信系统，以及工作于25GHz频率附近处的汽车防撞雷达系统中等。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于肖特基二极管对的毫米波双频段倍频器，其特征在于:采用四只肖特基二极管同时实现二倍频和三倍频的双频段倍频，通过微带线A连接低通微带谐振单元的一端，所述低通微带谐振单元的另一端通过一段匹配微带传输线1连接微带“十字结”，所述微带“十字结”引出肖特基二极管的两个互为镜像的焊盘P1、P1i以及三倍频信号输出端的微带引线；

所述焊盘P1焊接二极管1的一端，所述二极管1的另一端连接焊盘P2，所述焊盘P2焊接二极管2的一端，所述二极管2的另一端连接匹配微带传输线2，所述匹配微带传输线2连接微带线B；

所述焊盘P1i焊接二极管3的一端，所述二极管3的另一端连接焊盘P2的镜像焊盘P2i，所述焊盘P2i焊接二极管4的一端，所述二极管4的另一端连接匹配微带传输线2的镜像传输线2i，所述镜像传输线2i连接微带线B的镜像微带线Bi，所述镜像微带线Bi连接50欧姆负载的一端，所述50欧姆负载的另一端“过孔”接地；

所述三倍频输出端微带引线通过匹配微带线3、匹配微带传输线4、微带传输线C、微带探针连接输出波导；

所述二极管1、2呈同向串联，所述二极管3、4呈同向串联，所述二极管1、2与二极管3、4呈同向串联。

2.根据权利要求1中所述的基于肖特基二极管的毫米波双频段倍频器，其特征在于：低通微带谐振单元结构是直接在微带线上镂出特定的图案，且微带谐振单元的结构尺寸可调节。

3.根据权利要求1中所述的基于肖特基二极管对的毫米波双频段倍频器，其特征在于：所述微带传输线A、B、C的特征阻抗均为50欧姆。