太赫兹波段四倍频器制造技术

本发明专利技术公开了一种太赫兹波段四倍频器，主要解决了现有技术中存在的高阶倍频器效率低、功耗大、输出功率小，不能满足技术发展需求的问题。该太赫兹波段四倍频器，包括差分变压器，分别连接于差分变压器两端的第一四项输出移相放大器和第二四项输出移相放大器，分别与第一四项输出移相放大器的四个输出端相连的第一W波形倍频器和第二W波形倍频器，分别与第二四项输出移相放大器的四个输出端相连的第三W波形倍频器和第四W波形倍频器，所述第一W波形倍频器、第二W波形倍频器、第三W波形倍频器和第四W波形倍频器通过叠加输出电路相连。通过上述方案，本发明专利技术达到了高功率高效率的目的，具有很高的实用价值和推广价值。

Terahertz band four doubler

The invention discloses a terahertz band four frequency doubler, which mainly solves the problems of low efficiency, large power consumption and small output power of the high-order frequency doubler in the prior art, and can not meet the technical development requirement. The four THz frequency doubler, including differential transformer, differential transformer are respectively connected to both ends of the first and four phase output amplifier and section 24 output phase amplifier, the four output respectively with the first four phase output end of the amplifier is connected with the first wave of W frequency doubling device and second W waveform multiplier, respectively four 24 and the output end of the amplifier is connected to the output of phase shift of third W and fourth W waveform waveform frequency multiplier, the first wave of W frequency multiplier, second W, third W waveform waveform frequency multiplier multiplier and multiplier are connected by fourth W waveform superposition output circuit. By adopting the proposal, the invention achieves the purpose of high power and high efficiency, and has high practical value and popularization value.

【技术实现步骤摘要】
太赫兹波段四倍频器
本专利技术涉及一种倍频器，具体地说，是涉及一种太赫兹波段四倍频器。
技术介绍
近年来，太赫兹波的研究在世界范围内受到了极大的关注，开发电磁波谱中最后一个尚未得到广泛应用的波段的技术变得越来越重要。同时，随着集成电路的发展，把太赫兹收发组件集成在微小的芯片上面成为了现实。信号源作为发射端的核心原件，在太赫兹波段发挥着重要的作用。由于在太赫兹波段频率较高，不能从频率综合器直接获得足够功率的信号，因而必须应用高效率的倍频器，目前的倍频器理论中，输出信号是由晶体管非线性产生，这种方式限制了传统倍频的效率，尤其是高阶倍频，如四倍频器，虽然能有效地降低对于输入频率的要求，但是其效率一般在1％以下，且功耗大、输出功率小，不能满足技术发展需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种太赫兹波段四倍频器，主要解决现有技术中存在的高阶倍频器效率低、功耗大、输出功率小，不能满足技术发展需求的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：太赫兹波段四倍频器，包括差分变压器，分别连接于差分变压器两端、具有180度相差信号输入的第一四项输出移相放大器和第二四项输出移相放大器，分别与第一四项输出移相放大器的四个输出端相连的第一W波形倍频器和第二W波形倍频器，分别与第二四项输出移相放大器的四个输出端相连的第三W波形倍频器和第四W波形倍频器，所述第一W波形倍频器、第二W波形倍频器、第三W波形倍频器和第四W波形倍频器通过叠加输出电路相连。具体地说，所述第一四项输出移相放大器包括基极通过电感L1与差分变压器相连的双极性晶体管T1，发射极与双极性晶体管T1的集电极相连、基极通过电容C1接地、集电极与第一W波形倍频器相连的双极性晶体管T2；基极通过电感L2与双极性晶体管T1的基极相连的双极性晶体管T3，发射极与双极性晶体管T3的集电极相连、基极通过电容C2接地、集电极与第二W波形倍频器相连的双极性晶体管T4；基极通过电感L3与双极性晶体管T3的基极相连的双极性晶体管T5，发射极与双极性晶体管T5的集电极相连、基极通过电容C3接地、集电极与第一W波形倍频器相连的双极性晶体管T6；基极通过电感L4与双极性晶体管T5的基极相连的双极性晶体管T7，发射极与双极性晶体管T7的集电极相连、基极通过电容C4接地、集电极与第二W波形倍频器相连的双极性晶体管T8。进一步地，所述第一W波形倍频器包括基极与双极性晶体管T2的集电极相连、发射极接地的双极性晶体管T9，基极与双极性晶体管T6的集电极相连、发射极与双极性晶体管T9的集电极相连、集电极与叠加输出电路相连的双极性晶体管T10；所述第二W波形倍频器包括基极与双极性晶体管T4的集电极相连、发射极接地的双极性晶体管T11，基极与双极性晶体管T8的集电极相连、发射极与双极性晶体管T11的集电极相连、集电极与叠加输出电路相连的双极性晶体管T12。更进一步地，所述叠加输出电路包括发射极与双极性晶体管T10的集电极相连、基极通过电容C5接地的双极性晶体管T13，发射极与双极性晶体管T12的集电极相连、基极通过电容C6接地的双极性晶体管T14，所述双极性晶体管T13和双极性晶体管T14的集电极连通后通过依次相连的电阻R1和电容C7输出。为了提高性能，所述双极性晶体管T1、双极性晶体管T3、双极性晶体管T5及双极性晶体管T7的基极通过人工微带线相连；所述双极性晶体管T2、双极性晶体管T6与第一W波形倍频器之间通过人工微带线相连，所述双极性晶体管T4、双极性晶体管T8与第二W波形倍频器之间通过人工微带线相连。本专利技术中，所述第二四项输出移相放大器与第一四项输出移相放大器的结构相同；第三W波形倍频器、第四W波形倍频器与第一W波形倍频器、第二W波形倍频器结构相同，且第三W波形倍频器和第四W波形倍频器通过与双极性晶体管T13和双极性晶体管T14轴对称的两个双极性晶体管与电阻R1相连。作为优选，所述差分变压器为无源差分变压器。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术通过差分变压器、四项输出移相放大器、W波形倍频器的巧妙设计，将差分变压器的输入信号叠加输出，有效实现了高功率高效率的信号源要求，符合技术发展所需，具有突出的实质性特点和显著进步，适合大规模推广应用。附图说明图1为本专利技术的原理示意图。图2为本专利技术的回波损耗示意图。图3为本专利技术的输出频谱示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的实施方式包括但不限于下列实施例。为了解决现有技术中存在的高阶倍频器效率低、功耗大、输出功率小，不能满足技术发展需求的问题，如图1所示，本专利技术公开了一种包括差分变压器、四项输出移相放大器、W波形倍频器的太赫兹波段四倍频器，通过行波放大器结构将输入信号分为四项相位放大并输出至W波形倍频器，最终叠加输出，从而实现了高功率高效率输出的目的，其具体构造如下：无源差分变压器作为信号源，其上下两端分别连接一具有行波放大和移相功能的四项输出移相放大器，为上下两路四项输出移相放大器提供180度相差信号输入，之后将上下两路四项输出移相放大器的输出信号通过四个W波形倍频器以四相线性叠加后进行输出，从图1中可以看出上下两端结构轴对称。其中，上下两路四项输出移相放大器结构相同，包括基极通过电感L1与差分变压器相连的双极性晶体管T1，发射极与双极性晶体管T1的集电极相连、基极通过电容C1接地、集电极与第一W波形倍频器相连的双极性晶体管T2；基极通过电感L2与双极性晶体管T1的基极相连的双极性晶体管T3，发射极与双极性晶体管T3的集电极相连、基极通过电容C2接地、集电极与第二W波形倍频器相连的双极性晶体管T4；基极通过电感L3与双极性晶体管T3的基极相连的双极性晶体管T5，发射极与双极性晶体管T5的集电极相连、基极通过电容C3接地、集电极与第一W波形倍频器相连的双极性晶体管T6；基极通过电感L4与双极性晶体管T5的基极相连的双极性晶体管T7，发射极与双极性晶体管T7的集电极相连、基极通过电容C4接地、集电极与第二W波形倍频器相连的双极性晶体管T8，以及串联于双极性晶体管T7的基极与地之间的电感L5、电容和电感L6。上下两路四项输出移相放大器分别连接有两路结构相同的W波形倍频器，其中，第一W波形倍频器包括基极与双极性晶体管T2的集电极相连、发射极接地的双极性晶体管T9，基极与双极性晶体管T6的集电极相连、发射极与双极性晶体管T9的集电极相连、集电极与叠加输出电路相连的双极性晶体管T10；第二W波形倍频器包括基极与双极性晶体管T4的集电极相连、发射极接地的双极性晶体管T11，基极与双极性晶体管T8的集电极相连、发射极与双极性晶体管T11的集电极相连、集电极与叠加输出电路相连的双极性晶体管T12。该两路W波形倍频器中的信号通过由发射极与双极性晶体管T10的集电极相连、基极通过电容C5接地的双极性晶体管T13，发射极与双极性晶体管T12的集电极相连、基极通过电容C6接地的双极性晶体管T14，以及一端与双极性晶体管T13和双极性晶体管T14的集电极均相连、另一端连接有电容C7的电子R1构成的叠加输出电路进行输出。为了提高性能，双极性晶体管T1、双极性晶体管T3、双极性晶体管T5及双极性晶体管T7的基极通过人工微带线相连；双极性本文档来自技高网...

【技术保护点】
太赫兹波段四倍频器，其特征在于，包括差分变压器，分别连接于差分变压器两端、具有180度相差信号输入的第一四项输出移相放大器和第二四项输出移相放大器，通过叠加输出电路相连的第一W波形倍频器、第二W波形倍频器、第三W波形倍频器和第四W波形倍频器；其中，第一W波形倍频器与第一四项输出移相放大器的其中两个输出端相连，第二W波形倍频器与第一四项输出移相放大器的剩余两个输出端相连；第三W波形倍频器与第二四项输出移相放大器的其中两个输出端相连，第四W波形倍频器与第二四项输出移相放大器的剩余两个输出端相连。

【技术特征摘要】
1.太赫兹波段四倍频器，其特征在于，包括差分变压器，分别连接于差分变压器两端、具有180度相差信号输入的第一四项输出移相放大器和第二四项输出移相放大器，通过叠加输出电路相连的第一W波形倍频器、第二W波形倍频器、第三W波形倍频器和第四W波形倍频器；其中，第一W波形倍频器与第一四项输出移相放大器的其中两个输出端相连，第二W波形倍频器与第一四项输出移相放大器的剩余两个输出端相连；第三W波形倍频器与第二四项输出移相放大器的其中两个输出端相连，第四W波形倍频器与第二四项输出移相放大器的剩余两个输出端相连。2.根据权利要求1所述的太赫兹波段四倍频器，其特征在于，所述第一四项输出移相放大器包括基极通过电感L1与差分变压器相连的双极性晶体管T1，发射极与双极性晶体管T1的集电极相连、基极通过电容C1接地、集电极与第一W波形倍频器相连的双极性晶体管T2；基极通过电感L2与双极性晶体管T1的基极相连的双极性晶体管T3，发射极与双极性晶体管T3的集电极相连、基极通过电容C2接地、集电极与第二W波形倍频器相连的双极性晶体管T4；基极通过电感L3与双极性晶体管T3的基极相连的双极性晶体管T5，发射极与双极性晶体管T5的集电极相连、基极通过电容C3接地、集电极与第一W波形倍频器相连的双极性晶体管T6；基极通过电感L4与双极性晶体管T5的基极相连的双极性晶体管T7，发射极与双极性晶体管T7的集电极相连、基极通过电容C4接地、集电极与第二W波形倍频器相连的双极性晶体管T8。3.根据权利要求2所述的太赫兹波段四倍频器，其特征在于，所述第一W波形倍频器包括基极与双极性晶体管T2的集电极相连、发射极接地的双极性晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李一虎，熊永忠，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51