CN114243246A - 一种改进型太赫兹高隔离度e面功分器及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种改进型太赫兹高隔离度E面功分器及其应用，属于太赫兹无线通信技术领域，E面功分器包括主波导、输入波导、两个隔离波导及两个分支结构，主波导的左右两端分别为第一输出端和第二输出端，输入波导未与主波导相连的一端为第一输入端，两个隔离波导未与主波导相连的一端分别为第一隔离端和第二隔离端，E面功分器为左右对称结构。本发明通过在两个隔离波导之间设置两个分支结构，实现两个输出端口的高隔离度，同时抑制能量从两个隔离端泄露，降低能量损耗。基于上述E面功分器，本发明还提出了其在太赫兹小型化镜频抑制接收机前端和太赫兹小型化低噪声辐射计前端的应用。

Description

一种改进型太赫兹高隔离度E面功分器及其应用

技术领域

本发明属于太赫兹无线通信技术领域，具体涉及一种改进型太赫兹高隔离度E面功分器及其应用。

背景技术

功分器是一种用于功率分配的三端口无源元件，在电子对抗、通信系统、雷达系统、测试测量仪器等微波系统中有着不可缺少的作用。功分器的主要用途有合成功率、分配功率、扩大功率量程、监视功率和频谱等，在一些重要的微波测量仪器如矢量网络分析仪、反射计中也有着较为广泛的应用。

太赫兹波作为当前电子技术解决未来电磁波频谱拥挤问题而开拓的主要频段，在物体成像、环境监测、医疗诊断、射电天文、宽带移动通讯等方面具有重大的科学价值和广阔的应用前景，是国际学术界公认的具有重大科学价值和战略需求的前沿技术领域。功分器作为电路中不可或缺的重要器件之一，对太赫兹频段的高隔离度功分器的研究具有非常高的应用价值。

由于太赫兹频段的电路尺寸急剧减小，导致传统微带线功分器加工困难。T型结功分器是一种常用的用于太赫兹波段功率分配/合成的电路结构，因其天然的结构缺陷，导致两个输出端口之间的隔离度被限制在6 dB以内，这在大多数应用环境下都无法达到要求。目前已报道的太赫兹E面功分器结构中，通常采取增加回路和隔离端口的方式，提升功分器输出端口之间的隔离度，但由于隔离端口的输出带宽很窄，使得两个输出端口的带宽被限制，有一定带宽的电磁波能量会从隔离端口输出，从而导致了能量的泄漏。

发明内容

针对上述现有技术中存在的能量泄露的问题，本发明提供了一种改进型太赫兹高隔离度E面功分器及其应用，

本发明具体技术方案如下：

一种改进型太赫兹高隔离度E面功分器，其特征在于，包括主波导，连接于主波导宽边一侧中心的输入波导，两个连接于主波导宽边另一侧的相平行的隔离波导，及两个连接于两个隔离波导之间的分支结构；主波导的左右两端分别为第一输出端和第二输出端，输入波导未与主波导相连的一端为第一输入端，两个隔离波导未与主波导相连的一端分别为第一隔离端和第二隔离端；所述改进型太赫兹高隔离度E面功分器为左右对称结构。

进一步地，两个分支结构的长度均为中心频率的半波长。

进一步地，所述输入波导与主波导连接处的两个拐角设有凹槽，并且主波导位于两个隔离波导之间区域的窄边尺寸减小，以实现第一输入端与第一输出端和第二输出端之间的阻抗匹配，优化S参数。

所述改进型太赫兹高隔离度E面功分器的工作原理具体为：

外部信号从第一输入端输入，功分为两路功率相同、相位相同的输出信号，分别对应传输至第一输出端和第二输出端；若两个隔离波导分别位于左右两侧，左侧隔离波导对应第一隔离端，右侧隔离波导对应第二隔离端，则应传输至第一输出端的输出信号会有一部分信号泄露至左侧隔离波导，应传输至第二输出端的输出信号也会有一部分信号泄露至右侧隔离波导；

在两个隔离波导之间连接有两个分支结构，若靠近主波导侧的为第一分支结构，则另一个为第二分支结构；当泄露至左侧隔离波导的信号经第一分支结构传输至右侧的第二输出端时，因传输路径多经过第一分支结构，与第二输出端的输出信号的反射波存在180°的相位差，反向抵消，提高第二输出端的隔离度；同理，因第一分支结构的存在，也会提高第一输出端的隔离度；

泄露至左侧隔离波导的信号在传输至第一分支结构时，会有一部分信号泄露至左侧隔离波导与第二分支结构的A交汇处；而泄露至右侧隔离波导的信号在传输至第二分支结构时，也会有一部分信号泄露至右侧隔离波导与第二分支结构的B交汇处，经第二分支结构传输至A交汇处；因传输路径多经过第二分支结构，传输至A交汇处的两个信号存在180°的相位差，反向抵消，达到抑制能量从第一隔离端泄露的作用；同理，因第二分支结构的存在，也会抑制能量从第二隔离端泄露，进而实现高隔离度、低能量损耗的E面功分器。

本发明还提供了一种基于改进型太赫兹高隔离度E面功分器的太赫兹小型化镜频抑制接收机前端，其特征在于，包括上下布置的中频电路和太赫兹电路；所述太赫兹电路包括本振三倍频器、135°3 dB耦合器、改进型太赫兹高隔离度E面功分器、第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器；

射频信号经改进型太赫兹高隔离度E面功分器功分为两路功率相等、相位相同的信号，分别进入第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器；本振信号经本振三倍频器倍频后，输入至135°3 dB耦合器耦合为两路功率相同、相位差135°的本振驱动信号，分别进入第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器驱动混频；第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器混频后产生的中频分量分别输入至中频电路，经90°耦合、放大后，输出上边带（USB）信号和下边带（LSB）信号，实现镜频抑制功能。

进一步地，所述中频电路和太赫兹电路通过第一低损耗探针和第二低损耗探针连接。

进一步地，所述中频电路包括依次设置的中频90°电桥和中频低噪声放大器，第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器混频后产生的中频分量经中频90°电桥耦合，中频低噪声放大器放大后，产生上边带（USB）信号和下边带（LSB）信号。

进一步地，所述第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器均采用GaAs单片集成将二极管装配在混频器电路中，保证了两个混频器电路性能的一致性。

进一步地，所述第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器均包括依次设置的射频波导-悬置微带线过渡、射频匹配电路、反向并联二极管对、本征匹配电路、本振低通滤波器、本振波导-悬置微带线过渡、中频低通滤波器和中频输出端口。

进一步地，所述本振三倍频器包括依次设置的输入波导、输入波导-微带线过渡、输入低通滤波器、输入匹配电路、同向并联二极管对、输出匹配电路、输出波导-微带线过渡和输出波导。

进一步地，所述135°3 dB耦合器包括两个平行的矩形波导和多个连接于两个矩形波导之间的波导枝节，两个矩形波导位于同侧的一端分别为第二输入端和第三隔离端，另一端均为输出端，其中一个输出端比另一个输出端增加额外的45°相移，两个输出端相互隔离且具有135°的相位差。

所述太赫兹小型化镜频抑制接收机前端的工作原理具体为：射频信号经射改进型太赫兹高隔离度E面功分器功分为的两路功率相同、相位相同的信号，分别进入第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器；本振信号经本振三倍频器倍频后，输入至135°3 dB耦合器耦合为两路功率相同、相位差135°的本振驱动信号，分别进入第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器驱动混频，产生两路相位差270°（-90°）的中频分量，分别输入至上层的中频电路进行90°耦合和放大；从135°3 dB耦合器馈入第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器的本征噪声相位差为270°（-90°），经中频电路的90°相位变化后，相位差为0°，保证镜频抑制架构的需求，从而输出USB信号和LSB信号。

本发明还提供了一种基于改进型太赫兹高隔离度E面功分器的太赫兹小型化低噪声辐射计前端，其特征在于，包括上下布置的中频电路和太赫兹电路；所述太赫兹电路包括本振三倍频器、改进型太赫兹高隔离度E面功分器、180°3 dB耦合器、第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器；

射频信号经180°3 dB耦合器耦合为两路功率相等、相位差180°的信号，分别进入第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器；本振信号经本振三倍频器倍频后，输入至改进型太赫兹高隔离度E面功分器功分为两路功率相等、相位相同的本振驱动信号，分别进入第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器驱动混频；第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器混频后产生的中频分量分别输入至中频电路，经180°耦合、放大后，输出中频信号。

进一步地，所述中频电路和太赫兹电路通过第一低损耗探针和第二低损耗探针连接。

进一步地，所述中频电路包括依次设置的中频180°电桥和中频低噪声放大器，第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器混频后产生的中频分量经中频180°电桥耦合，中频低噪声放大器放大后，输出中频信号。

进一步地，所述第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器均采用石英抑制集成技术将二极管装配在混频器电路中，保证了两个混频器电路性能的一致性。

进一步地，所述第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器均包括依次设置的射频波导-悬置微带线过渡、射频匹配电路、反向并联二极管对、本征匹配电路、本振低通滤波器、本振波导-悬置微带线过渡、中频低通滤波器和中频输出端口。

进一步地，所述本振三倍频器包括依次设置的输入波导、输入波导-微带线过渡、输入低通滤波器、输入匹配电路、同向并联二极管对、输出匹配电路、输出波导-微带线过渡和输出波导。

进一步地，所述180°3 dB耦合器包括环形波导和四个一端连接于环形波导外侧的矩形波导，四个矩形波导的另一端沿顺时针方向依次为第三输入端、第三输出端、第四隔离端和第四输出端；其中，第三输入端与第四输出端之间的圆心角为180°，第三输出端和第四隔离端均分180°，第三输出端与第四输出端的输出功率相同且具有180°的相位差。

所述太赫兹小型化低噪声辐射计前端的工作原理具体为：射频信号经180°3 dB耦合器耦合为两路功率相同、相位差180°的信号，分别进入第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器；本振信号经本振三倍频器倍频后，输入至改进型太赫兹高隔离度E面功分器功分为两路功率相同、相位相同的本振驱动信号，分别进入第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器驱动混频；第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器混频后产生两路相位差180°的中频分量，分别输入至上层的中频电路进行180°耦合和放大，此时两路中频分量的相位差为360°，同向叠加；从改进型太赫兹高隔离度E面功分器馈入第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器的本征噪声经中频电路的180°相位变化后，相位差为180°，反向抵消，实现了本振噪声的抑制，从而输出抑制本振噪声后的中频信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明提出了一种改进型太赫兹高隔离度E面功分器，通过在两个隔离波导之间设置两个分支结构，实现两个输出端口的高隔离度，同时抑制能量从两个隔离端泄露，降低能量损耗；

2、本发明基于改进型太赫兹高隔离度E面功分器提出了其在太赫兹小型化镜频抑制接收机前端的应用，由于功分后的射频信号需要输入至后端的两个GaAs单片集成分谐波混频器，高隔离度的改进型太赫兹高隔离度E面功分器大大改善了因隔离度差导致的两个分谐波混频器互扰问题，提高镜频抑制接收机前端整体性能；同时采用双层电路布局架构，将中频电路布置在太赫兹电路的上层，实现太赫兹镜频抑制接收机前端整体电路的集成化小型化；

3、本发明基于改进型太赫兹高隔离度E面功分器提出了其在太赫兹小型化低噪声辐射计前端的应用，高隔离度的改进型太赫兹高隔离度E面功分器同样改善了因隔离度差导致的后端两个分谐波混频器互扰问题；采用双层电路布局架构，将中频电路布置在太赫兹电路的上层，实现太赫兹低噪声辐射计前端整体电路的集成化小型化。

附图说明

图1为本发明实施例1提出的改进型太赫兹高隔离度E面功分器的三维结构示意图；

图2为本发明实施例1提出的改进型太赫兹高隔离度E面功分器的尺寸示意图；

图3为对比例1提出的太赫兹E面功分器的三维结构示意图；

图4为本发明实施例1提出的改进型太赫兹高隔离度E面功分器的S参数仿真结果；

图5为对比例1提出的太赫兹E面功分器的S参数仿真结果；

图6为本发明实施例2提出的基于改进型太赫兹高隔离度E面功分器的太赫兹小型化镜频抑制接收机前端的电路结构示意图；

图7为本发明实施例2中本振三倍频器的电路结构示意图；

图8为本发明实施例2中135°3 dB耦合器的结构示意图；

图9为本发明实施例2中第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器的电路结构示意图；

图10为本发明实施例3提出的基于改进型太赫兹高隔离度E面功分器的太赫兹小型化低噪声辐射计前端的电路结构示意图。

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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提出了一种中心频率为100 GHz的改进型太赫兹高隔离度E面功分器，三维结构如图1所示，包括主波导，连接于主波导宽边一侧中心的输入波导，两个连接于主波导宽边另一侧的相平行的隔离波导，及两个连接于两个隔离波导之间的分支结构；其中，如图2所示，所述主波导和输入波导均为标准波导WR-8，宽边尺寸和窄边尺寸分别为a=2.032mm和b=1.016 mm；两个隔离波导的宽度均为b2；靠近主波导侧的分支结构为第一分支结构，另一个为第二分支结构，第一分支结构和第二分支结构的长度c1均为中心频率100 GHz的半波长，第一分支结构的宽度为b3，第二分支结构的宽度为b4，第一分支结构与主波导之间的间隙为c2，第一分支结构和第二分支结构之间的间隙为c3。

所述主波导的左右两端分别为第一输出端和第二输出端；输入波导未与主波导相连的一端为第一输入端；靠左侧的隔离波导为第一隔离波导，第一隔离波导未与主波导相连的一端为第一隔离端；靠右侧的隔离波导为第二隔离波导，第二隔离波导未与主波导相连的一端为第二隔离端。所述改进型太赫兹高隔离度E面功分器为左右对称结构。

所述输入波导与主波导连接处的两个拐角设有凹槽，并且主波导位于两个隔离波导之间区域的窄边尺寸减小，以实现第一输入端与第一输出端和第二输出端之间的阻抗匹配，优化S参数；其中，位于输入波导侧的凹槽长度和深度分别为l1和t1，位于主波导侧的凹槽长度和深度分别为l2和t2，主波导位于两个隔离波导之间区域的窄边尺寸为b1。

本实施例所述改进型太赫兹高隔离度E面功分器的各结构尺寸数据见表1所示，

表1、改进型太赫兹高隔离度E面功分器的各结构尺寸数据

参数	b1	b2	b3	b4	b5	c1	c2	c3	t1	t2	l1	l2
													mm	0.8	0.7	0.7	0.8	0.6	1.6	1	0.9	0.05	0.15	0.35	0.95

所述改进型太赫兹高隔离度E面功分器的工作原理具体为：

外部信号从第一输入端输入，功分为两路功率相同、相位相同的输出信号，分别对应传输至第一输出端和第二输出端，应传输至第一输出端的输出信号会有一部分信号泄露至第一隔离波导，应传输至第二输出端的输出信号也会有一部分信号泄露至第二隔离波导；

当泄露至第一隔离波导的信号经第一分支结构传输至右侧的第二输出端时，因传输路径多经过半波长的第一分支结构，与第二输出端的输出信号的反射波存在180°的相位差，反向抵消，提高第二输出端的隔离度；同理，因第一分支结构的存在，也会提高第一输出端的隔离度；

泄露至第一隔离波导的信号在传输至第一分支结构时，会有一部分信号泄露至第一隔离波导与第二分支结构的A交汇处；而泄露至第二隔离波导的信号在传输至第二分支结构时，也会有一部分信号泄露至第二隔离波导与第二分支结构的B交汇处，经第二分支结构传输至A交汇处；因传输路径多经过第二个分支结构，传输至A交汇处的两个信号存在180°的相位差，反向抵消，达到抑制能量从第一隔离端泄露的作用；同理，因第二分支结构的存在，也会抑制能量从第二隔离端泄露，进而实现高隔离度、低能量损耗的E面功分器。

对比例1

本对比例提出了一种太赫兹E面功分器，结构如图3所示，与实施例1提出的改进型太赫兹高隔离度E面功分器相比，区别仅在于：没有设置第二分支结构；其他结构和尺寸不变。

对实施例1所得改进型太赫兹高隔离度E面功分器和对比例1所得太赫兹E面功分器分别进行S参数仿真，结果分别如图4和图5所示，可知实施例1所得改进型太赫兹高隔离度E面功分器在96~116 GHz的频率范围内，代表隔离度的S23均优于15 dB，代表第一输入端到第一隔离端和第二隔离端的输出能量的S41相比于对比例1所得太赫兹E面功分器，具有更宽的带宽，表明有更低的能量损耗，有效抑制第一隔离端和第二隔离端的能量泄露。

实施例2

本实施例提供了一种基于改进型太赫兹高隔离度E面功分器的太赫兹小型化镜频抑制接收机前端，结构如图6所示，包括第一低损耗探针、第二低损耗探针、中频电路和太赫兹电路；所述中频电路布置在太赫兹电路的上层，二者通过第一低损耗探针和第二低损耗探针连接，使得所述太赫兹小型化镜频抑制接收机前端的整体集成在30 mm×20 mm×20mm的电路腔体内，保证电路可实现性的同时实现了接收机前端小型化。

所述太赫兹电路包括本振三倍频器、135°3 dB耦合器、实施例1提出的改进型太赫兹高隔离度E面功分器、第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器；所述中频电路包括依次设置的中频90°电桥和中频低噪声放大器。

如图7所示，所述本振三倍频器包括依次设置的输入波导WR-28、输入波导-微带线 过渡、输入低通滤波器、输入匹配电路、同向并联二极管对、输出匹配电路、输出波导-微带 线过渡和输出波导WR-8；频率为

的本振信号从本振三倍频器的输入波导WR-28输入后，经 输入波导-微带线过渡、输入低通滤波器和输入匹配电路输入至同向并联二极管对中进行 三倍倍频，倍频后信号经输出匹配电路和输出波导-微带线过渡后，从输出波导WR-8输出频 率为

的本振三倍频信号；其中，输入匹配电路和输出匹配电路基于负载牵引的方法设 计，使输入信号能量最大化地进入同向并联二极管对中参与倍频，倍频后又以能量最大化 地进行输出；对于同向并联二极管对无法对偶次谐波分量进行抑制的问题，对输出波导-微 带线过渡进行波导减高处理，这样可以提高输出波导-微带线过渡的输出端口的截止频率， 有效防止了三次谐波分量的泄漏。

如图8所示，所述135°3 dB耦合器包括包括两个平行的矩形波导和多个连接于两个矩形波导之间的波导枝节，两个矩形波导位于同侧的一端分别为第二输入端（Port 1）和第三隔离端（Port 4），另一端均为输出端，其中一个输出端（Port 2）比另一个输出端（Port3）增加额外的45°相移，两个输出端相互隔离且具有135°的相位差。

如图9所示，所述第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器为平衡电路结构，采用GaAs单片集成将二极管装配在混频器电路中，保证了两个混频器电路性能的一致性，其包括依次设置的射频波导-悬置微带线过渡、射频匹配电路、反向并联二极管对、本征匹配电路、本振低通滤波器、本振波导-悬置微带线过渡、中频低通滤波器和中频输出端口。改进型太赫兹高隔离度E面功分器输出的信号从射频波导-悬置微带过渡进入，经射频匹配电路进入反向并联二极管对；135°3 dB耦合器输出的本振驱动信号从本振波导-悬置微带过渡进入，经本振低通滤波器、本振匹配电路进入反向并联二极管对驱动混频；射频信号和本振驱动信号在反向并联二极管对中混频后产生中频分量，经本振匹配电路、本振低通滤波器、本振波导-悬置微带过渡、中频低通滤波器，从中频输出端口输出。

本实施例所述太赫兹小型化镜频抑制接收机前端的工作原理具体为：射频信号经射改进型太赫兹高隔离度E面功分器功分为的两路功率相同、相位相同的信号，分别进入第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器；本振信号经本振三倍频器倍频后，输入至135°3 dB耦合器耦合为两路功率相同、相位差135°的本振驱动信号，分别进入第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器驱动混频，产生两路相位差270°（-90°）的中频分量，分别输入至上层的中频电路进行90°耦合和放大；从135°3 dB耦合器馈入第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器的本征噪声相位差为270°（-90°），经中频电路的90°相位变化后，相位差为0°，保证镜频抑制架构的需求，从而输出USB信号和LSB信号。

实施例3

本实施例提供了一种基于改进型太赫兹高隔离度E面功分器的太赫兹小型化低噪声辐射计前端，结构如图10所示，包括第一低损耗探针、第二低损耗探针、中频电路和太赫兹电路；所述中频电路布置在太赫兹电路的上层，二者通过第一低损耗探针和第二低损耗探针连接，使得所述太赫兹小型化低噪声辐射计前端的整体集成在30 mm×20 mm×20 mm的电路腔体内，保证电路可实现性的同时实现了辐射计前端小型化。

所述太赫兹电路包括本振三倍频器、实施例1提出的改进型太赫兹高隔离度E面功分器、180°3 dB耦合器、第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器；所述中频电路包括依次设置的中频180°电桥和中频低噪声放大器。

所述本振三倍频器的结构与实施例2中的本振三倍频器的结构相同。

所述180°3 dB耦合器包括环形波导和四个一端连接于环形波导外侧的矩形波导，四个矩形波导的另一端沿顺时针方向依次为第三输入端、第三输出端、第四隔离端和第四输出端；其中，第三输入端与第四输出端之间的圆心角为180°，第三输出端和第四隔离端均分180°，第三输出端与第四输出端的输出功率相同且具有180°的相位差。

所述第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器为平衡电路结构，采用石英抑制集成技术将二极管装配在混频器电路中，保证了两个混频器电路性能的一致性，均包括依次设置的射频波导-悬置微带线过渡、射频匹配电路、反向并联二极管对、本征匹配电路、本振低通滤波器、本振波导-悬置微带线过渡、中频低通滤波器和中频输出端口。180°3 dB耦合器输出的信号从射频波导-悬置微带过渡进入，经射频匹配电路进入反向并联二极管对；改进型太赫兹高隔离度E面功分器输出的本振驱动信号从本振波导-悬置微带过渡进入，经本振低通滤波器、本振匹配电路进入反向并联二极管对驱动混频；射频信号和本振驱动信号在反向并联二极管对中混频后产生中频分量，经本振匹配电路、本振低通滤波器、本振波导-悬置微带线过渡、中频低通滤波器，从中频输出端口输出。

本实施例所述太赫兹小型化低噪声辐射计前端的工作原理具体为：射频信号经180°3 dB耦合器耦合为两路功率相同、相位差180°的信号，分别进入第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器；本振信号经本振三倍频器倍频后，输入至改进型太赫兹高隔离度E面功分器功分为两路功率相同、相位相同的本振驱动信号，分别进入第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器驱动混频；第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器混频后产生两路相位差180°的中频分量，分别输入至上层的中频电路进行180°耦合和放大，此时两路中频分量的相位差为360°，同向叠加；从改进型太赫兹高隔离度E面功分器馈入第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器的本征噪声经中频电路的180°相位变化后，相位差为180°，反向抵消，实现了本振噪声的抑制，从而输出抑制本振噪声后的中频信号。

Claims (10)

1.一种改进型太赫兹高隔离度E面功分器，其特征在于，包括主波导，连接于主波导宽边一侧中心的输入波导，两个连接于主波导宽边另一侧的相平行的隔离波导，及两个连接于两个隔离波导之间的分支结构；主波导的左右两端分别为第一输出端和第二输出端，输入波导未与主波导相连的一端为第一输入端，两个隔离波导未与主波导相连的一端分别为第一隔离端和第二隔离端；所述改进型太赫兹高隔离度E面功分器为左右对称结构。

2.根据权利要求1所述改进型太赫兹高隔离度E面功分器，其特征在于，两个分支结构的长度均为中心频率的半波长。

3.根据权利要求1所述改进型太赫兹高隔离度E面功分器，其特征在于，所述输入波导与主波导连接处的两个拐角设有凹槽，并且主波导位于两个隔离波导之间区域的窄边尺寸减小，以实现第一输入端与第一输出端和第二输出端之间的阻抗匹配。

4.一种基于改进型太赫兹高隔离度E面功分器的太赫兹小型化镜频抑制接收机前端，其特征在于，包括上下布置的中频电路和太赫兹电路；所述太赫兹电路包括本振三倍频器、135°3 dB耦合器、如权利要求1所述改进型太赫兹高隔离度E面功分器、第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器；

射频信号经改进型太赫兹高隔离度E面功分器功分为两路功率相等、相位相同的信号，分别进入第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器；本振信号经本振三倍频器倍频后，输入至135°3 dB耦合器耦合为两路功率相同、相位差135°的本振驱动信号，分别进入第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器驱动混频；第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器混频后产生的中频分量分别输入至中频电路，经90°耦合、放大后，输出USB信号和LSB信号。

5.根据权利要求4所述基于改进型太赫兹高隔离度E面功分器的太赫兹小型化镜频抑制接收机前端，其特征在于，所述中频电路和太赫兹电路通过第一低损耗探针和第二低损耗探针连接。

6.根据权利要求4所述基于改进型太赫兹高隔离度E面功分器的太赫兹小型化镜频抑制接收机前端，其特征在于所述中频电路包括依次设置的中频90°电桥和中频低噪声放大器，第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器混频后产生的中频分量经中频90°电桥耦合，中频低噪声放大器放大后，产生USB信号和LSB信号。

7.根据权利要求4所述基于改进型太赫兹高隔离度E面功分器的太赫兹小型化镜频抑制接收机前端，其特征在于，所述第一GaAs单片集成分谐波混频器和第二GaAs单片集成分谐波混频器均包括依次设置的射频波导-悬置微带线过渡、射频匹配电路、反向并联二极管对、本征匹配电路、本振低通滤波器、本振波导-悬置微带线过渡、中频低通滤波器和中频输出端口。

8.根据权利要求4所述基于改进型太赫兹高隔离度E面功分器的太赫兹小型化镜频抑制接收机前端，其特征在于，所述本振三倍频器包括依次设置的输入波导、输入波导-微带线过渡、输入低通滤波器、输入匹配电路、同向并联二极管对、输出匹配电路、输出波导-微带线过渡和输出波导。

9.根据权利要求4所述基于改进型太赫兹高隔离度E面功分器的太赫兹小型化镜频抑制接收机前端，其特征在于，所述135°3 dB耦合器包括两个平行的矩形波导和多个连接于两个矩形波导之间的波导枝节，两个矩形波导位于同侧的一端分别为第二输入端和第三隔离端，另一端均为输出端，其中一个输出端比另一个输出端增加额外的45°相移，两个输出端相互隔离且具有135°的相位差。

10.一种基于改进型太赫兹高隔离度E面功分器的太赫兹小型化低噪声辐射计前端，其特征在于，包括上下布置的中频电路和太赫兹电路；所述太赫兹电路包括本振三倍频器、如权利要求1所述改进型太赫兹高隔离度E面功分器、180°3 dB耦合器、第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器；

射频信号经180°3 dB耦合器耦合为两路功率相等、相位差180°的信号，分别进入第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器；本振信号经本振三倍频器倍频后，输入至改进型太赫兹高隔离度E面功分器功分为两路功率相等、相位相同的本振驱动信号，分别进入第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器驱动混频；第一石英异质集成分谐波混频器和第二石英异质集成分谐波混频器混频后产生的中频分量分别输入至中频电路，经180°耦合、放大后，输出中频信号。

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