CN107565196B - 一种毫米波二端口分谐波混频器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种毫米波二端口分谐波混频器，该混频器包括二倍频程矩形波导‑对极鳍线‑微带过渡电路、射频本振匹配电路、低通滤波电路和反向并联二极管对，所述的二倍频程矩形波导‑对极鳍线‑微带过渡电路、射频本振匹配电路、低通滤波电路印制于介质基片，所述反向并联二极管对搭载在电路基片上。本混频器的射频信号和本振信号同一端口输入、中频信号单一端口输出，其具有输入输出端口在同一直线上、工作频带宽、变频损耗小、成本低等特点，可有效应用于毫米波阵列成像系统。

Description

一种毫米波二端口分谐波混频器
技术领域
本发明涉及毫米波成像技术领域，尤其是涉及一种毫米波二端口分谐波混频器。
背景技术
传统的毫米波分谐波混频器为包含射频信号输入端口、本振信号输入端口以及中频信号输出端口的三端口器件，并无涉及到用于阵列式毫米波成像系统的二端口分谐波混频器的方法及相关装置。
专利《W波段二次分谐波混频器》(中国，CN102611390A，2012.07.25)中阐述了三端口分谐波混频器的常规电路结构，三端口分谐波混频器的射频、本振和中频三个输入/输出端口不能沿直线排布，不能很好地进行紧凑的阵列式布局，无法有效应用于阵列式毫米波成像系统。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种射频信号和本振信号同一端口输入、中频信号单一端口输出的毫米波二端口分谐波混频器，其具有输入输出端口在同一直线上、工作频带宽、变频损耗小、成本低等特点，可有效应用于毫米波阵列成像系统。
本发明的发明目的通过以下技术方案来实现：
一种毫米波二端口分谐波混频器，其特征在于，该混频器包括二倍频程矩形波导-对极鳍线-微带过渡电路、射频本振匹配电路、低通滤波电路和反向并联二极管对，所述的二倍频程矩形波导-对极鳍线-微带过渡电路、射频本振匹配电路、低通滤波电路印制于介质基片，所述反向并联二极管对搭载在电路基片上。
作为进一步的技术方案，所述二倍频程矩形波导-对极鳍线-微带过渡电路由矩形波导、矩形波导-对极鳍线过渡、对极鳍线-微带电路过渡和微带电路构成。
作为进一步的技术方案，所述的矩形波导作为二端口分谐波混频器的信号输入端口，用于同时输入W波段射频信号和U波段本振信号；所述的矩形波导-对极鳍线过渡和对极鳍线-微带电路过渡用于将射频和本振信号由波导模式转换为微带模式传输。
作为进一步的技术方案，所述射频本振匹配电路由开路支节匹配电路、阶跃阻抗匹配电路、短路支节匹配电路构成。
作为进一步的技术方案，所述的开路支节匹配电路和阶跃阻抗匹配电路用于对射频信号和本振信号进行电路阻抗匹配；短路支节匹配电路除了用于对射频信号和本振信号进行电路阻抗匹配，同时还作为短路接地点起到通直流和阻中频的作用。
作为进一步的技术方案，所述的反向并联二极管对跨接在射频本振匹配电路与低通滤波电路之间。
作为进一步的技术方案，该混频器设在金属屏蔽腔中，该金属屏蔽腔由矩形波导腔体、矩形波导-对极鳍线-微带过渡腔体和微带腔体构成。
与现有技术相比，本发明可利用成熟的微带印刷电路工艺进行加工，这使得本发明具有机械强度高、加工精度高、成本低的优点。本发明在85～99GHz带宽14GHz范围内，变频损耗小于9dB，噪声温度小于1650K，具有输入输出端口在同一直线上、工作频带宽、变频损耗小的特点，适用W波段的成像需求。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的金属屏蔽腔体示意图；
图3为本发明的介质基板电路示意图；
图4为本发明的仿真变频损耗；
图5为本发明的仿真噪声温度。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
本发明提出一种射频信号和本振信号共端口输入和共匹配电路的馈电和匹配方式，满足了毫米波阵列成像系统接收前端混频器输入输出端口在同一直线上的要求，并且采用平面微带印刷电路工艺，实现了高机械强度、高加工精度、低成本的特点。
本发明提供一种毫米波二端口分谐波混频器的结构如图1～图3所示，其通过印刷电路技术印制于介质基片，肖特基二极管搭载在电路基片上，并置于金属屏蔽腔体1中。混频器由金属屏蔽腔1，印刷电路2，肖特基二极管3组成。印刷电路2按照功能区分又由二倍频程矩形波导-对极鳍线-微带过渡电路4，射频本振匹配电路，低通滤波电路8组成。
二倍频程矩形波导-对极鳍线-微带过渡电路4由矩形波导，矩形波导-对极鳍线过渡，对极鳍线-微带电路过渡，微带电路构成。矩形波导作为二端口分谐波混频器的信号输入端口，用于同时输入W波段射频信号和U波段本振信号。矩形波导-对极鳍线过渡和对极鳍线-微带电路过渡用于将射频和本振信号由波导模式转换为微带模式传输。微带电路是混频器电路采用的主要传输线形式。
射频本振匹配电路由开路支节匹配电路5，阶跃阻抗匹配电路6，短路支节匹配电路7构成。开路支节匹配电路和阶跃阻抗匹配电路用于对射频信号和本振信号进行电路阻抗匹配。短路支节匹配电路除了用于对射频信号和本振信号进行电路阻抗匹配，同时还作为短路接地点起到通直流和阻中频的作用。
反向并联二极管对跨接在射频本振匹配电路与低通滤波电路之间，用于实现混频器的频率非线性变换功能。
低通滤波电路8用于实现抑制射频信号和本振信号，通过中频信号的功能。
金属屏蔽腔1由矩形波导腔体9，矩形波导-对极鳍线-微带过渡腔体10，微带腔体11构成。
印刷电路2由介质基片12，金属化通孔13，金属层保留区14构成。
该发明的实施例的具体结果说明如下：
如图4所示，本发明提出的二端口分谐波混频器，其变频损耗在85GHz至99GHz频段内均在9dB以下。
如图5所示，本发明提出的二端口分谐波混频器，其噪声温度在85GHz至99GHz频段内小于1650K，满足实际成像设备的使用需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种毫米波二端口分谐波混频器，其特征在于，该混频器包括二倍频程矩形波导-对极鳍线-微带过渡电路、射频本振匹配电路、低通滤波电路和反向并联二极管对，所述的二倍频程矩形波导-对极鳍线-微带过渡电路、射频本振匹配电路、低通滤波电路印制于介质基片，所述反向并联二极管对跨接在射频本振匹配电路与低通滤波电路之间；所述的矩形波导作为二端口分谐波混频器的信号输入端口，用于同时输入W波段射频信号和U波段本振信号。
2.根据权利要求1所述的一种毫米波二端口分谐波混频器，其特征在于，所述二倍频程矩形波导-对极鳍线-微带过渡电路由矩形波导、矩形波导-对极鳍线过渡、对极鳍线-微带电路过渡和微带电路构成。
3.根据权利要求2所述的一种毫米波二端口分谐波混频器，其特征在于，所述的矩形波导-对极鳍线过渡和对极鳍线-微带电路过渡用于将射频和本振信号由波导模式转换为微带模式传输。
4.根据权利要求1所述的一种毫米波二端口分谐波混频器，其特征在于，所述射频本振匹配电路由开路支节匹配电路、阶跃阻抗匹配电路、短路支节匹配电路构成。
5.根据权利要求4所述的一种毫米波二端口分谐波混频器，其特征在于，所述的开路支节匹配电路和阶跃阻抗匹配电路用于对射频信号和本振信号进行电路阻抗匹配；短路支节匹配电路除了用于对射频信号和本振信号进行电路阻抗匹配，同时还作为短路接地点起到通直流和阻中频的作用。
6.根据权利要求1所述的一种毫米波二端口分谐波混频器，其特征在于，该混频器设在金属屏蔽腔中，该金属屏蔽腔由矩形波导腔体、矩形波导-对极鳍线-微带过渡腔体和微带腔体构成。
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