CN106533365B - 一种宽带高效集成本振的t形太赫兹混频器 - Google Patents

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本发明公开了一种宽带高效集成本振的T形太赫兹混频器，具体涉及太赫兹频谱技术领域。该宽带高效集成本振的T形太赫兹混频器，包括上腔体和下腔体，上腔体和下腔体对接形成波导结构，上腔体内设有T形电路，T形电路包括射频信号通路、本振信号通路和中频信号通路，射频信号与本振信号经过各自通路在反向并联二极管处汇合，本振信号通路包括依次连接的本振输入端口、本振低通滤波器、倍频器、本振高通滤波器和本振双工器，反向并联二极管的输出端依次连接中频滤波器和中频输出端口。

Description

一种宽带高效集成本振的T形太赫兹混频器
技术领域
本发明涉及太赫兹频谱技术领域，具体涉及一种宽带高效集成本振的T形太赫兹混频器。
背景技术
太赫兹频谱位于微波和红外之间，是一个非常重要的交叉前沿领域。由于其具有宽频带、窄脉冲、强穿透性及保密性好等特点，在雷达、RCS特性缩比测试、射电天文、卫星通讯、安全检测和无损检测等军事应用中，具有广泛的应用潜力和价值。随着太赫兹理论及应用研究的不断深入，科学、系统地完成太赫兹电磁波信号的接收和分析，是太赫兹理论和应用研究的基石。目前固态太赫兹信号接收机，综合考虑性能指标和本振实现难度，主要采用谐波混频的方案，而这种方案需要高性能的本振源来提供本振信号，本振信号通过倍频器和放大器上变频至太赫兹频段，而信号在这种变换中需要同轴至微带的变换，微带至波导的变换，波导互联传输，因此在整个过程中损耗较大，同时体积大，成本高，实现难度大。谐波混频器的噪声系数与谐波次数有着紧密的相关性，理论上谐波次数越小，变频损耗越小噪声系数越低，但对本振要求较高，实现难度比较大，它们相互制约，因此要实现高性能的太赫兹接收机，一方面要解决大功率输出的高本振问题，从方案上降低谐波次数，提高混频器的性能指标，另一方面降低混频器自身的变频损耗，提高变频的效率。
如图1所示，为目前固态太赫兹信号接收机示意图，均采用谐波混频器1加本振源链路2的方案，其中谐波混频器1电路实现方案如图2所示，主要采用射频探针2-2、本振双工探针2-6相结合的电路形式，具体的，射频信号1-1经过射频减高波导2-1输入，经射频探针2-2，射频匹配电路2-3传输至反向并联二极管2-4处，本振信号1-2经过本振源链路2倍频和放大作用，成为倍频放大后的本振信号1-5，通过本振减高波导2-5，经过本振双工探针2-6和本振滤波器2-7传输至反向并联二极管2-4，通过反向并联二极管2-4作用，下变频出的中频信号经过中频滤波器2-8输出至中频输出端口2-9，该方案中提供的高性能倍频放大后的本振信号1-5，例如需要本振源链路2来提供，本振信号1-2通过倍频器1-6、1-7和放大器1-4上变频至太赫兹频段，而信号在这种变换中需要同轴至微带的变换，微带至波导的变换，波导互联传输，因此在整个过程中损耗较大，同时体积大，成本高，实现难度大。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足，提出了一种将本振源链路和谐波混频器进行一体化设计，大大降低信号的损耗的宽带高效集成本振的T形太赫兹混频器。
本发明具体采用如下技术方案：
一种宽带高效集成本振的T形太赫兹混频器，包括上腔体和下腔体，所述上腔体和下腔体对接形成波导结构，所述上腔体内设有T形电路，T形电路包括射频信号通路、本振信号通路和中频信号通路，射频信号与本振信号经过各自通路在反向并联二极管处汇合，本振信号通路包括依次连接的本振输入端口、本振低通滤波器、倍频器、本振高通滤波器和本振双工器，反向并联二极管的输出端依次连接中频滤波器和中频输出端口。
优选地，所述射频信号通路包括依次连接的射频减高波导、射频探针和射频匹配电路。
优选地，所述上腔体上设有中频输入端口和本振输入端口。
优选地，所述上腔体与下腔体对接后的中心轴线处设有射频输入波导。
优选地，所述上腔体的下表面设有沉槽，T形电路位于沉槽内。
优选地，射频信号经射频减高波导输入，依次经过射频探针和射频匹配电路传输至反向并联二极管；
本振信号经本振输入端口输入，经过本振低通滤波器传输至倍频器，经倍频器处理后输出倍频信号，倍频信号经过本振高通滤波器和本振双工器传输至反向并联二极管，通过反向并联二极管的下变频作用输出中频信号，中频信号经中频滤波器输出至中频输出端口。
本发明具有的有益效果是：将本振源链路和谐波混频器进行一体化设计，可以大大降低信号因同轴微带转换和波导互联带来的损耗，提高效率，同时能够有效减小固态接收链路的体积，降低成本，可靠性和可生产性也能得到提高。在本振通路上增加了本振低通滤波器，保证了信号的纯度；直接将原来的倍频链路集成到本振通道上，将整个本振链路由倍频器代替，可减小整个接收链路的体积，降低成本；整个本振链路信号由同轴转微带-微带转波导-波导互联-波导转微带的复杂过程，直接变成同轴换微带的过程，彻底消除了不同传输介质多次转换的中间过程，可大大降低信号因传输形式的转变而带来的损耗，提高效率。
附图说明
图1为固态太赫兹信号接收机结构示意图；
图2为谐波混频器电路示意图；
图3为该宽带高效集成本振的T形太赫兹混频器结构示意图；
图4为该宽带高效集成本振的T形太赫兹混频器分层示意图；
图5为该宽带高效集成本振的T形太赫兹混频器上腔示意图；
图6为该宽带高效集成本振的T形太赫兹混频器下腔示意图；
图7为T形太赫兹混频电路示意图。
其中，1为谐波混频器，1-1为射频信号，1-2为本振信号，1-3为混频器，1-4为放大器，1-5为倍频放大后的本振信号，1-6为二倍频器，1-7三倍频器，2为本振源链路，2-1为射频减高波导，2-2为射频探针，2-3为射频匹配电路，2-4为反向并联二极管，2-5为本振减高波导，2-6为本振双工探针，2-7为本振滤波器，2-8为中频滤波器，2-9为中频输出端口，3-1为中频输入端口，3-2为本振输入端口，3-3为上腔体，3-4为下腔体，3-5为射频输入波导，4为T形电路，5为沉槽，6为本振双工器，7为本振高通滤波器，8为倍频器，9为本振低通滤波器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
如图3至图7所示，一种宽带高效集成本振的T形太赫兹混频器，包括上腔体3-3和下腔体3-4，上腔体3-3和下腔体3-4对接形成波导结构，上腔体3-3的下表面设有沉槽5，T形电路4位于沉槽5内，T形电路4包括射频信号通路、本振信号通路和中频信号通路，射频信号与本振经过各自通路在反向并联二极管2-4处汇合，射频信号通路包括依次连接的射频减高波导2-1、射频探针2-2和射频匹配电路2-3，本振信号通路包括依次连接的本振输入端口3-2、本振低通滤波器9、倍频器8、本振高通滤波器7和本振双工器6，反向并联二极管2-4的输出端依次连接中频滤波器2-8和中频输出端口2-9。
上腔体3-3上设有中频输入端口3-1和本振输入端口3-2，上腔体3-3与下腔体3-4对接后的中心轴线处设有射频输入波导3-5。
射频信号经射频减高波导2-1输入，依次经过射频探针2-2和射频匹配电路2-3传输至反向并联二极管2-4，射频信号通过射频减高波导将能量汇聚，直接作用在射频探针上，通过减小射频探针到混频器的距离来减小能量损失，本振信号通过同轴转微带传输线，直接作用在三倍频二极管，将信号倍频至毫米波频段，本振信号直接作用在混频二极管上，产生中频信号，经过中频滤波器，输出到中频接口。
本振信号经本振输入端口3-2输入，经过本振低通滤波器9传输至倍频器8，经倍频器8处理后输出倍频信号，倍频信号经过本振高通滤波器7和本振双工器6传输至反向并联二极管2-4，通过反向并联二极管2-4的下变频作用输出中频信号，中频信号经中频滤波器2-8输出至中频输出端口2-9。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种宽带高效集成本振的T形太赫兹混频器，包括上腔体和下腔体，所述上腔体和下腔体对接形成波导结构，其特征在于，所述上腔体内设有T形电路，T形电路包括射频信号通路、本振信号通路和中频信号通路，射频信号与本振信号经过各自通路在反向并联二极管处汇合，本振信号通路包括依次连接的本振输入端口、本振低通滤波器、倍频器、本振高通滤波器和本振双工器，反向并联二极管的输出端依次连接中频滤波器和中频输出端口；所述上腔体与下腔体对接后的中心轴线处设有射频输入波导；所述上腔体的下表面设有沉槽，T形电路位于沉槽内。
2.如权利要求1所述的一种宽带高效集成本振的T形太赫兹混频器，其特征在于，所述射频信号通路包括依次连接的射频减高波导、射频探针和射频匹配电路。
3.如权利要求1或2所述的一种宽带高效集成本振的T形太赫兹混频器，其特征在于，所述上腔体上设有中频输入端口和本振输入端口。
4.如权利要求1所述的一种宽带高效集成本振的T形太赫兹混频器，其特征在于，射频信号经射频减高波导输入，依次经过射频探针和射频匹配电路传输至反向并联二极管；
本振信号经本振输入端口输入，经过本振低通滤波器传输至倍频器，经倍频器处理后输出倍频信号，倍频信号经过本振高通滤波器和本振双工器传输至反向并联二极管，通过反向并联二极管的下变频作用输出中频信号，中频信号经中频滤波器输出至中频输出端口。
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