CN215344502U - 一种高谐波抑制宽带的二倍频器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高谐波抑制宽带的二倍频器电路，包括变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络、倍频级网络、共源极Buffer及输出匹配网络和偏置电路；本实用新型高增益宽带的二倍频器电路，通过平衡结构的Push‑Push二倍频结构和负载牵引技术，实现了宽带、高增益以及高谐波抑制的目的，满足了高谐波抑制度的指标要求，且结构简单易于制作。

Description

一种高谐波抑制宽带的二倍频器电路

技术领域

本实用新型属于宽带二倍频器技术领域，具体涉及一种高谐波抑制宽带的二倍频器电路。

背景技术

单平衡倍频器由于没有加入输入匹配网络，工作带宽难以展宽，倍频效率达不到预期的要求。

传统无源二倍频器倍频效率低，工作频带窄，倍频损耗高，增益低，高频谐波抑制度低。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种高谐波抑制宽带的二倍频器电路实现了宽带、高增益以及高谐波抑制的目的。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：一种高谐波抑制宽带的二倍频器电路，包括变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络、倍频级网络、共源极Buffer及输出匹配网络和偏置电路；

其中，所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第一输入端作为高谐波抑制宽带的二倍频器电路的输入端，所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第一～第二输出端与所述倍频级网络的第一～第二输入端一一对应连接；所述倍频级网络的输出端与所述共源极Buffer及输出匹配网络的第一输入端连接；所述共源极Buffer及输出匹配网络的输出端作为高谐波抑制宽带的二倍频器电路的输出端；所述偏置电路的输出端分别与所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第二输入端和共源极Buffer及输出匹配网络的第二输出端连接。

进一步地：所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络包括电感Co1、接地电感Co2、线圈Co3、线圈Co4、电感L1、电感L2、接地电容Cp1和电容Cp2；

其中，所述接地电容Cp1与所述电感Co1的一端连接，所述电感Co1的另一端与所述接地电感Co2连接，所述电感Co1的一端作为所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第一输入端；

所述线圈Co3的一端与所述线圈Co4的一端连接，所述线圈Co4的一端作为所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第二输入端，所述线圈Co3的另一端分别与所述容Cp2的一端和电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端作为所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第一输出端；所述容Cp2的另一端分别与所述线圈Co4的另一端和电感L2的一端连接，所述电感L2的另一端作为所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第二输出端。

上述进一步方案的有益效果为：本实用新型通过加入变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络，扩展了带宽。

进一步地：所述电感Co1、接地电感Co2、线圈Co3和线圈Co4构成变压器模块。

上述进一步方案的有益效果为：本实用新型的变压器模块可调整输入信号转的相位，扩展带宽。

进一步地：所述电感Co1、接地电感Co2和接地电容Cp1构成变压器初级线圈网络。

上述进一步方案的有益效果为：本实用新型的变压器初级线圈网络可以改变输入信号的相位。

进一步地：所述线圈Co3、线圈Co4和电容Cp2构成变压器次级线圈网络。

上述进一步方案的有益效果为：本实用新型的变压器次级线圈网络可以改变输入信号的相位，生成的信号相位与初级线圈网络生成的信号相位不同。

进一步地：所述倍频级网络包括接地电容C1、电感L3、N型场效应管M1 和N型场效应管M2；

其中，所述N型场效应管M1的栅极作为所述倍频级网络的第一输入端，所述N型场效应管M2的栅极作为所述倍频级网络的第二输入端；所述N型场效应管M1的源极和所述N型场效应管M2的源极均接地，所述接地电容C1分别与所述N型场效应管M1的漏极、N型场效应管M2的漏极和电感L3的一端连接，所述电感L3的另一端与VDD电源连接，所述电感L3的一端作为所述倍频级网络的输出端。

上述进一步方案的有益效果为：倍频级网络满足了高谐波抑制度的指标要求，能够产生尽量大的二次谐波。

进一步地：所述共源极Buffer及输出匹配网络包括电容C2、电感L4、电阻 R1、N型场效应管M3、电感L5、电容C3和电感L6；

其中，所述电容C2的一端作为所述共源极Buffer及输出匹配网络的第一输入端，所述电容C2的另一端分别与所述电感L4的一端和电阻R1的一端连接，所述电感L4的另一端作为所述共源极Buffer及输出匹配网络的第二输入端，所述电阻R1的另一端与所述N型场效应管M3的栅极连接，所述N型场效应管 M3的源极接地，所述N型场效应管M3的漏极分别与所述电感L5的一端和电容C3的一端连接，所述电感L5的另一端与VDD电源连接，所述电容C3的另一端与所述电感L6的一端连接，所述电感L6的另一端作为所述共源极Buffer 及输出匹配网络的输出端。

上述进一步方案的有益效果为：共源极Buffer及输出匹配网络能够提高隔离度和转换增益，同时实现输出的宽带阻抗匹配。

进一步地：所述偏置电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4和N型场效应管 M4；

其中，所述电阻R2和电阻R3的一端均与VDD电源连接，所述电阻R2和电阻R3的另一端均与所述N型场效应管M4的漏极连接，所述N型场效应管 M4的源极接地，所述N型场效应管M4的栅极与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端作为所述偏置电路的输出端。

上述进一步方案的有益效果为：偏置电路可以为部分电路正常工作提供偏置。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型高增益宽带的二倍频器电路，通过平衡结构的Push-Push 二倍频结构和负载牵引技术，实现了宽带、高增益以及高谐波抑制的目的。

(2)本实用新型的变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络，信号经过该网络，其3dB带宽明显展宽。

(3)本实用新型的共源极Buffer及输出匹配网络可以提高转换效率，实现了宽带、高增益以及高谐波抑制的目的，满足了高谐波抑制度的指标要求。

附图说明

图1为本实用新型的整体框图。

图2为本实用新型的变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的电路图。

图3为本实用新型的倍频级网络的电路图。

图4为本实用新型的共源极Buffer及输出匹配网络的电路图。

图5为本实用新型的偏置电路的电路图。

图6为本实用新型的谐波抑制度的仿真图，即基波抑制度(FR1)，三次谐波抑制度(FR3)。

图7为本实用新型的输出功率(Power Out)和效率(Efficiency)随着输入频率的变化关系图。

图8为本实用新型的输出功率(Power Out)、转换增益(Conversion Gain) 以及转换效率(Efficiency)的变化关系图。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，一种高谐波抑制宽带的二倍频器电路，包括变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络、倍频级网络、共源极Buffer 及输出匹配网络和偏置电路；

其中，所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第一输入端作为高谐波抑制宽带的二倍频器电路的输入端，其主要作用是改变输入信号的相位，所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第一～第二输出端与所述倍频级网络的第一～第二输入端一一对应连接；所述倍频级网络的输出端与所述共源极Buffer 及输出匹配网络的第一输入端连接，其主要作用是增加谐波抑制度；所述共源极Buffer及输出匹配网络的输出端作为高谐波抑制宽带的二倍频器电路的输出端，其主要作用是提高信号的增益；所述偏置电路的输出端分别与所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第二输入端和共源极Buffer及输出匹配网络的第二输出端连接，其主要作用是为连接电路提供电压偏置。

在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络包括电感Co1、接地电感Co2、线圈Co3、线圈Co4、电感L1、电感L2、接地电容Cp1和电容Cp2；

其中，所述接地电容Cp1与所述电感Co1的一端连接，所述电感Co1的另一端与所述接地电感Co2连接，所述电感Co1的一端作为所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第一输入端；

所述线圈Co3的一端与所述线圈Co4的一端连接，所述线圈Co4的一端作为所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第二输入端，所述线圈Co3的另一端分别与所述容Cp2的一端和电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端作为所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第一输出端；所述容Cp2的另一端分别与所述线圈Co4的另一端和电感L2的一端连接，所述电感L2的另一端作为所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第二输出端。

所述电感Co1、接地电感Co2、线圈Co3和线圈Co4构成变压器模块。所述电感Co1、接地电感Co2和接地电容Cp1构成变压器初级线圈网络。所述线圈Co3、线圈Co4和电容Cp2构成变压器次级线圈网络。

本实用新型通过加入变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络，扩展了带宽。输入信号经过变压器的初级线圈网络和次级线圈网络，可以产生两个同频率不同相位的信号。

在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，所述倍频级网络包括接地电容C1、电感L3、N型场效应管M1和N型场效应管M2；

其中，所述N型场效应管M1的栅极作为所述倍频级网络的第一输入端，所述N型场效应管M2的栅极作为所述倍频级网络的第二输入端；所述N型场效应管M1的源极和所述N型场效应管M2的源极均接地，所述接地电容C1分别与所述N型场效应管M1的漏极、N型场效应管M2的漏极和电感L3的一端连接，所述电感L3的另一端与VDD电源连接，所述电感L3的一端作为所述倍频级网络的输出端。

倍频级网络满足了高谐波抑制度的指标要求，能够产生尽量大的二次谐波。

在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，所述共源极Buffer及输出匹配网络包括电容C2、电感L4、电阻R1、N型场效应管M3、电感L5、电容C3 和电感L6；

其中，所述电容C2的一端作为所述共源极Buffer及输出匹配网络的第一输入端，所述电容C2的另一端分别与所述电感L4的一端和电阻R1的一端连接，所述电感L4的另一端作为所述共源极Buffer及输出匹配网络的第二输入端，所述电阻R1的另一端与所述N型场效应管M3的栅极连接，所述N型场效应管 M3的源极接地，所述N型场效应管M3的漏极分别与所述电感L5的一端和电容C3的一端连接，所述电感L5的另一端与VDD电源连接，所述电容C3的另一端与所述电感L6的一端连接，所述电感L6的另一端作为所述共源极Buffer 及输出匹配网络的输出端。

共源极Buffer及输出匹配网络能够提高隔离度和转换增益，同时实现输出的宽带阻抗匹配。

在本实用新型的一个实施例中，如图5所示，所述偏置电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4和N型场效应管M4，所述电阻R2和电阻R3的一端均与VDD 电源连接，所述电阻R2和电阻R3的另一端均与所述N型场效应管M4的漏极连接，所述N型场效应管M4的源极接地，所述N型场效应管M4的栅极与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端作为所述偏置电路的输出端。

偏置电路可以为部分电路正常工作提供偏置。

本实用新型电路的工作过程为：输入信号进入变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络，经过变压器产生两个同频率不同相位的信号，分别输入倍频级网络，通过N型场效应管M1与N型场效应管M2的栅极偏压选取合适的值，使其管子处于强非线性状态，产生二次谐波信号，并输入共源极Buffer及输出匹配网络，经过N型场效应管M3提高隔离度和转换增益，同时实现输出的宽带阻抗匹配，实现输出信号扩展带宽、高增益和高谐波抑制。

如图6～图8所示，本实用新型输出信号的谐波抑制度明显提高，同时转换增益也明显提高。

本实用新型的有益效果为：本实用新型高增益宽带的二倍频器电路，通过平衡结构的Push-Push二倍频结构和负载牵引技术，实现了宽带、高增益以及高谐波抑制的目的，满足了高谐波抑制度的指标要求，且结构简单易于制作。

本实用新型的一种高谐波抑制宽带的二倍频器电路，信号经过该电路，其 3dB带宽明显展宽，谐波抑制度也有了明显的增加，同时其转换效率也有所提高，实现了宽带、高增益以及高谐波抑制的目的，满足了高谐波抑制度的指标要求，且结构简单易于制作，因而有效解决现有技术带宽低、高谐波抑制度低的问题。

Claims (8)

1.一种高谐波抑制宽带的二倍频器电路，其特征在于，包括变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络、倍频级网络、共源极Buffer及输出匹配网络和偏置电路；

其中，所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第一输入端作为高谐波抑制宽带的二倍频器电路的输入端，所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第一～第二输出端与所述倍频级网络的第一～第二输入端一一对应连接；所述倍频级网络的输出端与所述共源极Buffer及输出匹配网络的第一输入端连接；所述共源极Buffer及输出匹配网络的输出端作为高谐波抑制宽带的二倍频器电路的输出端；所述偏置电路的输出端分别与所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第二输入端和共源极Buffer及输出匹配网络的第二输出端连接。

2.根据权利要求1所述的高谐波抑制宽带的二倍频器电路，其特征在于，所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络包括电感Co1、接地电感Co2、线圈Co3、线圈Co4、电感L1、电感L2、接地电容Cp1和电容Cp2；

其中，所述接地电容Cp1与所述电感Co1的一端连接，所述电感Co1的另一端与所述接地电感Co2连接，所述电感Co1的一端作为所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第一输入端；

所述线圈Co3的一端与所述线圈Co4的一端连接，所述线圈Co4的一端作为所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第二输入端，所述线圈Co3的另一端分别与所述容Cp2的一端和电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端作为所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第一输出端；所述容Cp2的另一端分别与所述线圈Co4的另一端和电感L2的一端连接，所述电感L2的另一端作为所述变压器巴伦的四阶输入宽带匹配网络的第二输出端。

3.根据权利要求2所述的高谐波抑制宽带的二倍频器电路，其特征在于，所述电感Co1、接地电感Co2、线圈Co3和线圈Co4构成变压器模块。

4.根据权利要求3所述的高谐波抑制宽带的二倍频器电路，其特征在于，所述电感Co1、接地电感Co2和接地电容Cp1构成变压器初级线圈网络。

5.根据权利要求3所述的高谐波抑制宽带的二倍频器电路，其特征在于，所述线圈Co3、线圈Co4和电容Cp2构成变压器次级线圈网络。

6.根据权利要求1所述的高谐波抑制宽带的二倍频器电路，其特征在于，所述倍频级网络包括接地电容C1、电感L3、N型场效应管M1和N型场效应管M2；

其中，所述N型场效应管M1的栅极作为所述倍频级网络的第一输入端，所述N型场效应管M2的栅极作为所述倍频级网络的第二输入端；所述N型场效应管M1的源极和所述N型场效应管M2的源极均接地，所述接地电容C1分别与所述N型场效应管M1的漏极、N型场效应管M2的漏极和电感L3的一端连接，所述电感L3的另一端与VDD电源连接，所述电感L3的一端作为所述倍频级网络的输出端。

7.根据权利要求1所述的高谐波抑制宽带的二倍频器电路，其特征在于，所述共源极Buffer及输出匹配网络包括电容C2、电感L4、电阻R1、N型场效应管M3、电感L5、电容C3和电感L6；

其中，所述电容C2的一端作为所述共源极Buffer及输出匹配网络的第一输入端，所述电容C2的另一端分别与所述电感L4的一端和电阻R1的一端连接，所述电感L4的另一端作为所述共源极Buffer及输出匹配网络的第二输入端，所述电阻R1的另一端与所述N型场效应管M3的栅极连接，所述N型场效应管M3的源极接地，所述N型场效应管M3的漏极分别与所述电感L5的一端和电容C3的一端连接，所述电感L5的另一端与VDD电源连接，所述电容C3的另一端与所述电感L6的一端连接，所述电感L6的另一端作为所述共源极Buffer 及输出匹配网络的输出端。

8.根据权利要求1所述的高谐波抑制宽带的二倍频器电路，其特征在于，所述偏置电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4和N型场效应管M4；

其中，所述电阻R2和电阻R3的一端均与VDD电源连接，所述电阻R2和电阻R3的另一端均与所述N型场效应管M4的漏极连接，所述N型场效应管M4的源极接地，所述N型场效应管M4的栅极与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端作为所述偏置电路的输出端。

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