CN106549637A - 一种太赫兹频段的三倍频器 - Google Patents

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明宇
纪建华
田建伟
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B19/00—Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source
    • H03B19/16—Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source using uncontrolled rectifying devices, e.g. rectifying diodes or Schottky diodes

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Abstract

本发明涉及一种太赫兹频段的三倍频器，该三倍频器包括：输入信号端A、低通滤波器B、阻抗匹配电路C、至少2个二极管D、直流偏置电路E、阻抗匹配电路F、输出信号端G；至少2个二极管D相互串联；输入信号端A为输入端，输入信号端A连接低通滤波器B，低通滤波器B连接阻抗匹配电路C的输入端，阻抗匹配电路C的输出端连接在相互串联的相邻两个二极管D之间，阻抗匹配电路C的输出端同时与阻抗匹配电路F的输入端连接，阻抗匹配电路F的输出端与输出信号端G连接；相互串联的二极管D一端接地，在接地与二极管D之间连接直流偏置电路E，另一端也接地。通过本发明是实现了较低的变频损耗，提高了精度，同时延长了使用寿命。

Description

一种太赫兹频段的三倍频器
技术领域
本发明涉及一种变频器，尤其涉及一种太赫兹频段的三倍频器。
背景技术
传统微波频段倍频器电路设计中，半导体器件封装寄生参数对电路性能的影响并不明显。但是在太赫兹频段，半导体器件封装产生的寄生参数对电路性能影响很大。需要加强对半导体器件封装寄生参数分析和对半导体器件封装三维电磁模型构建的手段和方法的研究，从而实现太赫兹三倍频器的精确设计，微带线是微波、毫米波系统常用的平面电路形式，随着频率上升至太赫兹，微带线的传输损耗显著增加，色散效应也明显增强，传统的微带线已不能满足太赫兹电路的设计要求，与传统的微带线相比，由微带线改进而成的悬置微带线具有较小的传输损耗、较弱的色散效应和较高的Q值，因此，悬置微带线常被应用于太赫兹倍频器、混频器等电路的设计中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种太赫兹频段的三倍频器，由于传统的太赫兹倍频器变频损耗大，使用寿命比较短。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种太赫兹频段的三倍频器，该三倍频器包括：输入信号端A、低通滤波器B、阻抗匹配电路C、至少2个二极管D、直流偏置电路E、阻抗匹配电路F、输出信号端G；至少2个二极管D相互串联；
输入信号端A为输入端，输入信号端A连接低通滤波器B，低通滤波器B连接阻抗匹配电路C的输入端，阻抗匹配电路C的输出端连接在相互串联的相邻两个二极管D之间，阻抗匹配电路C的输出端同时与阻抗匹配电路F的输入端连接，阻抗匹配电路F的输出端与输出信号端G连接；相互串联的二极管D一端接地，在接地与二极管D之间连接直流偏置电路E，接地与连接直流偏置电路E之间还串联一个电容，相互串联的二极管D的另一端也接地。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述的输入信号A经过第一类微带探针与低通滤波器B连接。
进一步，所述的阻抗匹配电路F输出的信号经过第二类微带探针与输出信号端G连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：在输入端口的低通滤波器对通过低频段的输入信号，对倍频器之后产生的高次谐波进行抑制。
进一步，所述的第一类微带探针中的微带线采用的是悬置微带线结构。
进一步，所述的第二类微带探针中的微带线采用的是悬置微带线结构。
采用上述进一步方案的有益效果是：与传统的微带线相比，由微带线改进而成的悬置微带线具有较小的传输损耗、较弱的色散效应和较高的Q值。
进一步，所述的直流偏置电路E与二级管D的输入端连接。
本发明的有益效果是：由于二极管相对于交流输入信号为反向并联、相对于直流偏置信号为同向串联，所以由于二极管非线性产生的高次谐波中只包含奇次谐波，谐波次数越高输出功率越小，所以三次谐波的功率最大，输出端口的波导作用为如同一个高通滤波器对输入信号起到的抑制作用，通过这样三倍频器，实现了较低的变频损耗，提高了精度，同时延长了使用寿命。
附图说明
图1为本发明一种太赫兹频段的三倍频器示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种太赫兹频段的三倍频器，该三倍频器包括：输入信号端A、低通滤波器B、阻抗匹配电路C、至少2个二极管D、直流偏置电路E、阻抗匹配电路F、输出信号端G；至少2个二极管D相互串联；直流偏置电路E是由芯片电容组成，主要有微带线与芯片电容组成，偏置电路一端接上直流电源，直流信号通过微带线施加到二极管上，芯片电容起到滤波的作用；
输入信号端A为输入端，输入信号端A连接低通滤波器B，低通滤波器B连接阻抗匹配电路C的输入端，阻抗匹配电路C的输出端连接在相互串联的相邻两个二极管D之间，阻抗匹配电路C的输出端同时与匹配电路F的输入端连接，阻抗匹配电路F的输出端与输出信号端G连接；相互串联的二极管D一端接地，在接地与二极管D之间连接直流偏置电路E，接地与连接直流偏置电路E之间还串联一个电容，相互串联的二极管D的另一端也接地。输入信号A经过第一类微带探针与低通滤波器B连接；阻抗匹配电路F输出的信号经过第二类微带探针与输出信号端G连接；第一类微带探针和第二类微带探针中的微带线采用的是悬置微带线结构；直流偏置电路E与二级管D的输入端连接。微带探针是微带线以探针的形式深入到波导内部腔体中的一种过渡结构，使波导输入的信号传入到微带线。匹配电路作用是保证输入信号最大效率的作用到二极管上，匹配电路由微带线组成。
由于二极管相对于交流输入信号为反向并联、相对于直流偏置信号为同向串联，所以由于二极管非线性产生的高次谐波中只包含奇次谐波，谐波次数越高输出功率越小，所以三次谐波的功率最大，输出端口的波导作用为如同一个高通滤波器对输入信号起到的抑制作用。
与传统的微带线相比，由微带线改进而成的悬置微带线具有较小的传输损耗、较弱的色散效应和较高的Q值。
实施例1
本发明采用石英基片实现太赫兹三倍频器，通过对核心器件二极管的器件进行物理模型建立、并在软件HFSS下进行精确电磁建模，将建模结果封装为数据包，同样将无源部分电路模型封装为数据包，在ADS软件下进行精确的联合验证，确定匹配电路的尺寸。加工之后对三倍频器进行测试，测试结果表明该三倍频器实现了较低的变频损耗。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种太赫兹频段的三倍频器，其特征在于，该三倍频器包括：输入信号端A、低通滤波器B、阻抗匹配电路C、至少2个二极管D、直流偏置电路E、阻抗匹配电路F、输出信号端G；至少2个二极管D相互串联；
输入信号端A为输入端，输入信号端A连接低通滤波器B，低通滤波器B连接阻抗匹配电路C的输入端，阻抗匹配电路C的输出端连接在相互串联的相邻两个二极管D之间，阻抗匹配电路C的输出端同时与阻抗匹配电路F的输入端连接，阻抗匹配电路F的输出端与输出信号端G连接；相互串联的二极管D一端接地，在接地与二极管D之间连接直流偏置电路E，接地与连接直流偏置电路E之间还串联一个电容，相互串联的二极管D的另一端也接地。
2.根据权利要求1所述的一种太赫兹频段的三倍频器，其特征在于，所述的输入信号A经过第一类微带探针与低通滤波器B连接。
3.根据权利要求1所述的一种太赫兹频段的三倍频器，其特征在于，所述的阻抗匹配电路F输出的信号经过第二类微带探针与输出信号端G连接。
4.根据权利要求2所述的一种太赫兹频段的三倍频器，其特征在于，所述的第一类微带探针中的微带线采用的是悬置微带线结构。
5.根据权利要求3所述的一种太赫兹频段的三倍频器，其特征在于，所述的第二类微带探针中的微带线采用的是悬置微带线结构。
6.根据权利要求1所述的一种太赫兹频段的三倍频器，其特征在于，所述的直流偏置电路E与二级管D的输入端连接。
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