CN207165731U - 一种w波段三次谐波混频器 - Google Patents
一种w波段三次谐波混频器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN207165731U CN207165731U CN201721217705.4U CN201721217705U CN207165731U CN 207165731 U CN207165731 U CN 207165731U CN 201721217705 U CN201721217705 U CN 201721217705U CN 207165731 U CN207165731 U CN 207165731U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- frequency
- waveband
- local oscillator
- triple
- low
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种W波段三次谐波混频器，包括金属屏蔽腔、混频电路结构、两个肖特基二极管，所述混频电路结构由波导鳍线过渡结构、两个匹配槽、鳍线、管座间隙、渐变匹配线、本振低通滤波器、本振过渡探针以及中频低通滤波器依次排列而成；所述金属屏蔽腔由上下两个金属腔体组成，包含射频波导、本振波导、基板定位销钉孔。本实用新型可用于毫米波通信系统中，特别是W波段接收机系统中。其优点是低损耗，易于和Ka波段源集成，结构简易，电路平面化，易于装配。
Description
技术领域
本实用新型属于微波毫米波电路技术领域，具体为一种W波段三次谐波混频器。
背景技术
随着移动互联网和物联网的兴起，要求无线通信系统具有更大的通信容量，更快的传输速率，这些都系统工作频率向毫米波延伸。W波段的频率范围是75-110GHz，其波长为3mm中心频率处于大气窗口处，因在通信方面有较大的潜力得到了广泛的研究。
在现代无线通信系统中混频器的性能直接影响着整个接收机的性能。因此发展研究低成本，低损耗，低噪声的毫米波混频器具有重要的意义。谐波混频器具有利用本振频率谐波进行混频的优点，这样可以降低本振频率，同时抑制本振噪声。目前大部分W波段的谐波混频器都是采用反向并联二极管对构成的二次或四次谐波混频器。二次谐波混频器在降低本振频率的同时变频损耗也较低，但是其本振频率在40-55GHz左右这个频段的本振源较难获取；四次谐波混频器的本振频率在20-27.5GHz左右，该频段的本振源较易获取，但是四次谐波混频器的损耗一般非常大。在2012年许正彬等人制作了一款W波段二次谐波混频器(许正彬，钱澄，郭健，崔寅杰，徐杰，童烨，W波段二次分谐波混频器，中国实用新型专利，申请号201210063253.4，申请日2012.03.12)，该款混频器用平面微带线制作，结构较为紧凑，本振频率为50GHz左右。为了进一步降低对于本振源的要求很多学者制作了四次，或者八次谐波混频器(张波，钱骏，司梦姣，牛中乾，杨益林，刘戈，纪东峰，李全龙，高欣，樊勇，一种340GHz八次谐波混频器，中国实用新型专利，申请号201510514409.X，申请日2015.08.20)但是随着谐波次数的上升变频损耗又会急剧下降。因此有必要设计一款兼顾本振频率和变频损耗的谐波混频器。采用单平衡结构的W波段三次谐波混频器可以实现上述要求，因为其本振频段处于Ka波段，该频段的源较易获取，同时三次谐波混频器相较于四次谐波混频器有较低的变频损耗。但是目前对于W波段的三次谐波混频器研究较少，仅找到一片报道(Jiang S,Wei J,Xu J,et al.A third-harmonic mixer using balanced diodeconfiguration at W-band frequencies[C]//Asia-Pacific MicrowaveConference.2015:1-3.)该款混频器工作于本振的三次谐波，变频损耗小于18dB，最低为11dB。为了形成单平衡结构，直接将二极管的一端粘接于波导腔体上，虽然整体电路较为紧凑，但是由于需要在腔体上粘接电路因此装配较为复杂而且难以进行匹配设计。
实用新型内容
本实用新型的目的是提出一种平面化W波段三次谐波混频器，有效的克服目前W波段谐波混频器损耗高，本振不易获取，成本高难以装配等缺点。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种W波段三次谐波混频器，包括金属屏蔽腔、混频电路板、两个肖特基二极管，所述混频电路板由低损耗介质基板印刷在介质基板正面的金属结构以及印刷在介质基板背面的金属结构组成，其中金属结构由波导鳍线过渡结构、两个匹配槽、鳍线、管座间隙、渐变匹配线、本振低通滤波器、本振过渡探针以及中频低通滤波器依次排列而成，外加两排用于侧边接地的金属化通孔以及用于基板腔体定位的两个的半圆定位孔；所述金属屏蔽腔由上下两个金属腔体组成，包含射频波导、本振波导、基板定位销钉孔；所述的两个肖特基二极管反向倒装焊接在管座间隙上方，形成单平衡结构；所述的混频电路板通过半圆定位孔与基板定位销钉孔对齐定位后粘接到下金属腔体上。
进一步的，所述本振低通滤波器由四个倒L形枝节和一段细传输线构成；四个枝节完全相同，两个枝节为一对，对称分布于细传输线上，两对枝节开口处面对面放置；倒L形枝节谐振点在W波段范围内，两对枝节互相耦合在带外形成两个传输零点。
进一步的，所述中频低通滤波器由两个双开口谐振环级联组成；每个双开口谐振环由一大一小的两个开口谐振环嵌套组成，两个双开口谐振环大小不同，两个双开口谐振环的谐振频点落在阻带范围内。
进一步的，所述渐变匹配线地板有一个V形缺口。
进一步的，所述射频波导平行于混频电路板，本振波导垂直与混频电路板并在短路面处减宽，两个基板定位销钉孔垂直置于射频波导两边。
本实用新型的优点和有益效果：
(1)本实用新型具有低损耗的优点，首先三次谐波混频相较于四次谐波混频器有天然的低损耗优势，同时本实用新型采用倒L形枝节滤波器对闲散频率回收进一步降低了损耗，本实用新型最低变频损耗只有7.8dB和大多数二次谐波混频器相似。
(2)本实用新型具有本振源易于获取，易于与其他系统集成的优点。本实用新型的本振频率为35GHz，这个频率处于Ka波段，市面上有大量的该波段的源。同时目前许多毫米波系统工作于Ka波段，本实用新型可以在不需要额外源的情况下与这些系统集成，使系统具有双频工作的特性。
(3)本实用新型易于装配，易于匹配。本实用新型仅仅有一个金属腔体，一块混频电路板，两个肖特基二极管构成。本实用新型只需将肖特基二极管倒装焊接到混频电路板上，再将混频电路板置于金属腔体中定位后既可完成装配。由于省去了管子和腔体的直接接触本实用新型更易匹配。
附图说明
图1是本实用新型提供的W波段三次谐波混频器的总体结构展开示意图。
图2是本实用新型提供的W波段三次谐波混频器所采用的电路基板正面与背面。
图3是本实用新型提供的W波段三次谐波混频器的变频损耗。
图4是本实用新型的本振低通滤波器S参数图。
图5是本实用新型的中频低通滤波器S参数图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明：如图1所示，一种W波段三次谐波混频器，包括金属屏蔽腔1、混频电路板2、两个肖特基二极管3，所述混频电路板2由低损耗介质基板4印刷在介质基板4正面的金属结构5以及印刷在介质基板4背面的金属结构6组成，介质基板的材料为0.127mm的低损耗Rogers 5880介质基片，其中金属结构5由波导鳍线过渡结构20、两个匹配槽29、鳍线28、管座间隙25、渐变匹配线21、本振低通滤波器22、本振过渡探针(23)以及中频低通滤波器24依次排列而成，外加两排用于侧边接地的金属化通孔26以及用于基板腔体定位的两个的半圆定位孔27，渐变匹配线21长度设置为2.8mm，宽边设置为0.8mm，窄边设置为0.37mm，管座间隙的宽度为0.25mm，混频电路板整体长度为28.7mm，最宽处4.87mm，最窄处1.27mm；所述金属屏蔽腔1由上下两个金属腔体组成，包含射频波导11、本振波导12、基板定位销钉孔13；所述的两个肖特基二极管3反向倒装焊接在管座间隙25上方，形成单平衡结构；所述的混频电路板2通过半圆定位孔27与基板定位销钉孔13对齐定位后粘接到下金属腔体上，基板定位销钉孔13直径为1.6mm，两基板定位销钉孔圆心相距4.95mm。所述本振低通滤波器22由四个倒L形枝节和一段细传输线构成；四个枝节完全相同，每个枝节长度为0.5mm，两个枝节为一对，对称分布于细传输线上，两对枝节开口处面对面放置，相距0.2mm；倒L形枝节谐振点在W波段范围内，两对枝节互相耦合在带外形成两个传输零点。所述中频低通滤波器24由两个双开口谐振环级联组成；每个双开口谐振环由一大一小的两个开口谐振环嵌套组成，两个双开口谐振环大小不同，两个双开口谐振环的谐振频点落在阻带范围内。所述渐变匹配线地板有一个V形缺口，该缺口可以提供更佳的阻抗匹配效果。所述射频波导11平行于混频电路板2，本振波导12垂直与混频电路板2并在短路面处减宽，两个基板定位销钉孔13垂直置于射频波导两边。
图3给出了本具体实施中W波段三次谐波混频器的变频损耗，本振频率为35GHz，功率为10dBm，射频频率由100GHz到110GHz，整体变频损耗小于14dB，最优变频损耗为7.8dB。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。
Claims (4)
1.一种W波段三次谐波混频器，包括金属屏蔽腔(1)、混频电路板(2)、两个肖特基二极管(3)，其特征在于：所述混频电路板(2)由低损耗介质基板(4)印刷在介质基板(4)正面的金属结构(5)以及印刷在介质基板(4)背面的金属结构(6)组成，其中金属结构(5)由波导鳍线过渡结构(20)、两个匹配槽(29)、鳍线(28)、管座间隙(25)、渐变匹配线(21)、本振低通滤波器(22)、本振过渡探针(23)以及中频低通滤波器(24)依次排列而成，外加两排用于侧边接地的金属化通孔(26)以及用于基板腔体定位的两个的半圆定位孔(27)；所述金属屏蔽腔(1)由上下两个金属腔体组成，包含射频波导(11)、本振波导(12)、基板定位销钉孔(13)；所述的两个肖特基二极管(3)反向倒装焊接在管座间隙(25)上方，形成单平衡结构；所述的混频电路板(2)通过半圆定位孔(27)与基板定位销钉孔(13)对齐定位后粘接到下金属腔体上。
2.根据权利要求1所述的一种W波段三次谐波混频器，其特征在于：所述本振低通滤波器(22)由四个倒L形枝节和一段细传输线构成；四个枝节完全相同，两个枝节为一对，对称分布于细传输线上，两对枝节开口处面对面放置；倒L形枝节谐振点在W波段范围内，两对枝节互相耦合在带外形成两个传输零点。
3.根据权利要求1所述的W波段三次谐波混频器，其特征在于：所述中频低通滤波器(24)由两个双开口谐振环级联组成；每个双开口谐振环由一大一小的两个开口谐振环嵌套组成，两个双开口谐振环大小不同，两个双开口谐振环的谐振频点落在阻带范围内。
4.根据权利要求1所述的W波段三次谐波混频器，其特征在于：所述渐变匹配线(21)地板有一个V形缺口(61)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721217705.4U CN207165731U (zh) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | 一种w波段三次谐波混频器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721217705.4U CN207165731U (zh) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | 一种w波段三次谐波混频器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN207165731U true CN207165731U (zh) | 2018-03-30 |
Family
ID=61723488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201721217705.4U Expired - Fee Related CN207165731U (zh) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | 一种w波段三次谐波混频器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN207165731U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107492700A (zh) * | 2017-09-21 | 2017-12-19 | 电子科技大学 | 一种w波段三次谐波混频器 |
-
2017
- 2017-09-21 CN CN201721217705.4U patent/CN207165731U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107492700A (zh) * | 2017-09-21 | 2017-12-19 | 电子科技大学 | 一种w波段三次谐波混频器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108134168B (zh) | 一种基于鳍线结构的太赫兹三次谐波混频器 | |
| CN106026927A (zh) | 耐功率太赫兹二倍频非平衡式电路 | |
| CN106160668B (zh) | 耐功率太赫兹三倍频类平衡式倍频电路 | |
| Guo et al. | A 135–150-GHz frequency tripler with waveguide filter matching | |
| CN114123980B (zh) | 基于GaAs单片集成的太赫兹低噪声通信系统收发前端 | |
| CN105141260B (zh) | 一种420GHz十次谐波混频器 | |
| CN107492700A (zh) | 一种w波段三次谐波混频器 | |
| CN207165731U (zh) | 一种w波段三次谐波混频器 | |
| CN112367051B (zh) | 基于片上功率合成的太赫兹二倍频器及功率合成方法 | |
| CN101510629A (zh) | 半模基片集成波导双平衡混频器及其实现方法 | |
| CN110855245A (zh) | 一种毫米波/太赫兹功率倍频电路 | |
| CN109617621A (zh) | 可调式的太赫兹小型化多功能集成射频前端 | |
| Xiao et al. | Novel planar bandpass filters using single patch resonators with corner cuts | |
| US20230238998A1 (en) | Hetero-integrated terahertz low-noise miniaturized image frequency rejection transceiver front-end | |
| Guo et al. | A new scheme for the design of balanced frequency tripler with Schottky diodes | |
| CN107579710B (zh) | 一种基于双面渐近线微带巴伦的无源双平衡混频器 | |
| CN215010173U (zh) | 一种倍频器 | |
| CN113534056B (zh) | 一种宽带毫米波二次谐波混频器 | |
| CN201364941Y (zh) | 半模基片集成波导双平衡混频器 | |
| CN100511830C (zh) | 基片集成波导分谐波上变频器 | |
| CN109787562B (zh) | 超宽带毫米波变频模块及组件 | |
| CN113098401B (zh) | 一种太赫兹d波段四次谐波混频器 | |
| CN218514355U (zh) | 新型太赫兹谐波混频器 | |
| Fang et al. | Integrating High Frequency Radar Chip Using Laminated Substrate Transitions for System-In-Package Design | |
| Fang et al. | W-band Broadband Frequency Multiplier |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180330 Termination date: 20200921 |