一种适用于极高频的双推式倍频器制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于极高频的双推式倍频器，包括一对共源极放大器，这两个放大器的源极接地，两个放大器的漏极相连，两个放大器的栅极分别经对应的输入匹配网络与差分输入信号相连，输入匹配网络工作在基频，两个放大器的漏极公共端连接两条四分之一波长开路传输线，这两条四分之一波长开路传输线的一端分别连接在两个放大器的漏极公共端，它们的另一端开路，两个放大器的漏极公共端经输出匹配网络输出信号，输出匹配网络工作在二次谐波频率。本发明专利技术能在获得一定二次谐波输出功率的同时，显著提高基波抑制程度。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于极高频的双推式倍频器
本专利技术属于毫米波通信
，特别涉及了一种适用于极高频的双推式倍频器。
技术介绍
随着电子技术的高速发展，工艺的进步使得人们能够实现完整的毫米波通信系统。本振信号是通信系统的重要部分，用于上、下变频信号，是毫米波系统收发信号不可缺少的组成。当下工艺晶体管特征频率最高达400GHz，而随着系统频率的提高，直接合成本振信号难度极高，压控振荡器的调节范围减小，纯度降低，在系统增加振荡器的使用将增大整个系统的功率消耗。利用晶体管的非线性容易实现倍频应用，VCO工作频率降低与倍频器相连生成本振信号。倍频器的使用获得了更高的振荡源，扩展了设备工作频段。二极管倍频器转换增益低，输出信号功率有限，输入输出信号难匹配。有源倍频器可以由偏置在AB类的晶体管，利用其非线性达到倍频的效果，就单端倍频器而言，单个晶体管提供的输出功率有限，转换增益较低，基波分量仍占主导，输出信号杂波较多，需要添加滤波电路以保证输出信号的基频抑制，输出匹配能够带来的二次谐波增益有限，二次谐波输出功率低。平衡式倍频器可以提高输出信号功率，但引入“巴伦”进行信号平衡-非平衡信号转换，带来插入损耗，增益下降，消耗功率增加。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
提出的技术问题，本专利技术旨在提供一种适用于极高频的双推式倍频器，弥补现有倍频器的不足，在获得一定二次谐波输出功率的同时，显著提高基波抑制程度。为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：一种适用于极高频的双推式倍频器，包括一对共源极放大器，这两个放大器的源极接地，两个放大器的漏极相连，两个放大器的栅极分别经对应的输入匹配网络与差分输入信号相连，所述输入匹配网络工作在基频，两个放大器的漏极公共端连接两条四分之一波长开路传输线，这两条四分之一波长开路传输线的一端分别连接在两个放大器的漏极公共端，这两条四分之一波长开路传输线的另一端开路，两个放大器的漏极公共端经输出匹配网络输出信号，所述输出匹配网络工作在二次谐波频率。基于上述技术方案的优选方案，所述输入匹配网络包括一条高开路等效阻抗的四分之一波长传输线、第一传输线和第一隔直电容，第一传输线的一端连接放大器的栅极，第一传输线的另一端经第一隔直电容与差分输入信号相连，高开路等效阻抗的四分之一波长传输线的一端连接第一传输线与第一隔直电容的公共端，高开路等效阻抗的四分之一波长传输线的另一端接入偏置电压，所述高开路等效阻抗的四分之一波长传输线的开路等效阻抗值大于1000Ω。基于上述技术方案的优选方案，所述输出匹配网络包括一条高开路等效阻抗的四分之一波长传输线、第二传输线、第三传输线和第二隔直电容，第二传输线的一端连接两个放大器的漏极公共端，第二传输线的另一端经第二隔直电容输出信号，第三传输线的一端连接第二传输线与第二隔直电容的公共端，第三传输线的另一端开路，高开路等效阻抗的四分之一波长传输线的一端连接第二传输线与第二隔直电容的公共端，高开路等效阻抗的四分之一波长传输线的另一端接入漏极电压，所述高开路等效阻抗的四分之一波长传输线的开路等效阻抗值大于1000Ω。基于上述技术方案的优选方案，输入匹配网络中的高开路等效阻抗的四分之一波长传输线接入偏置电压的一端连接去耦合电路；输出匹配网络中的高开路等效阻抗的四分之一波长传输线接入漏极电压的一端连接去耦合电路。基于上述技术方案的优选方案，输入匹配网络和输出匹配网络中的高开路等效阻抗的四分之一波长传输线的宽度均为45μm，阻抗均为6000Ω。基于上述技术方案的优选方案，输入匹配网络中的第一传输线和输出匹配网络中的第二传输线、第三传输线的宽度均为34.7μm，阻抗均为50Ω。基于上述技术方案的优选方案，所述偏置电压设置为二次跨导最大的工作点电压；所述漏极电压设置为1V。基于上述技术方案的优选方案，在两个放大器的漏极公共端连接第四传输线，两个放大器的漏极公共端经第四传输线与两条四分之一波长开路传输线和输出匹配网络相连。基于上述技术方案的优选方案，所述共源极放大器采用0.1μm的InGaAs假晶形高电子迁移率晶体管，且该晶体管为栅宽50μm的四指场效应管。基于上述技术方案的优选方案，在双推式倍频器中，最小线间距不得小于10μm。采用上述技术方案带来的有益效果：本专利技术设计的双推式倍频器与单端倍频器相比，输出端抑制基频及奇次谐波，偶次谐波的输出功率倍增，提高了二倍频后的输出功率，同时可以有效减少滤波网络从而避免滤波带来的功率损耗；另一方面，在漏极添加两根基频四分之一开路传输线，能够显著提高基频抑制，保证倍频信号纯度。附图说明图1是本专利技术设计的双推式倍频器电路图；图2是仿真偏置电压原理图；图3是根据本专利技术提出的双推式倍频器而设计的单端倍频器电路图。具体实施方式以下将结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细说明。如图1所示，本专利技术设计的一种适用于极高频的双推式倍频器，包括一对共源极放大器M1、M2，M1和M2的源极接地且它们的漏极相连，由开路等效阻抗高的四分之一波长传输线TL1、传输线TL2、隔直电容C1构成的输入匹配网络，由高开路等效阻抗的四分之一波长传输线TL3、传输线TL4、隔直电容C1构成的输入匹配网络，M1和M2的栅极分别经两个输入匹配网络连接差分输入信号RFin+和RFin-，传输线TL5的一端连接共源极放大器的漏极公共端，传输线TL5的另一端连接两条四分之一波长开路传输线TL6、TL7，由传输线TL8、传输线TL10、高开路等效阻抗的四分之一波长传输线TL9、隔直电容C3构成的输出匹配网络，输出匹配网络的一端连接传输线TL5，输出匹配网络的另一端输出信号RFout，在两个输入匹配网络的高开路等效阻抗的四分之一波长传输线TL1、TL4的一端接入偏置电压Vg，在输出匹配网络的高开路等效阻抗的四分之一波长传输线TL9的一端接入漏极电压Vd。在Vg、Vd端接入由电阻、极性电容构成的去耦合电路。对于非线性器件，当输入信号频率为ω时，输出频率包含nω多个频率分量，故而可以用作倍频器。当输入信号为i0＝x(t)时，系统的输出信号为it＝a1x(t)+a2x2(t)+a3x3(t)+...当输入信号为x(t)＝Acosωt时，将输出信号的前三项展开后有对于双推式(push-push)结构，输出信号为y(t)＝a2A2+a2A2cos(2ωt)+...对比两种输出信号，双推式结构输出信号中的基频及其他奇次谐波得到抑制，而直流分量和偶次谐波的幅度增加一倍，采用双推式结构可以获得更高的输出功率，并且抑制基波分量的输出。以0.1μmInGaAspHEMT实现140GHz双推式倍频器为例，选择栅宽50μm四指场效应管，选管的尺度较大可以提供较高的最大可用增益和输出功率。输入基频为70GHz，输出信号140GHz，工作频率较高，考虑晶体管击穿电压后选择1V作为供电电压连接在晶体管的漏极(Vd)。输入输出使用微带线匹配网络，其中TL1，TL4，TL9为实现扼流目的选用高开路等效阻抗的传输线，从而避免射频信号泄露，采用宽度为45μm、阻抗值约6000Ω的四分之一波长传输线，其余传输线特征阻抗为50Ω，宽度为34.7μm。电容C1、C2、C3作为匹配网络的一部分同时实现信号的隔直。为了获得更高的二次谐波输出功率，用图2所示的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于极高频的双推式倍频器，其特征在于：包括一对共源极放大器(M1、M2)，这两个放大器(M1、M2)的源极接地，两个放大器(M1、M2)的漏极相连，两个放大器(M1、M2)的栅极分别经对应的输入匹配网络与差分输入信号相连，所述输入匹配网络工作在基频，两个放大器(M1、M2)的漏极公共端连接两条四分之一波长开路传输线(TL6、TL7)，这两条四分之一波长开路传输线(TL6、TL7)的一端分别连接在两个放大器(M1、M2)的漏极公共端，这两条四分之一波长开路传输线(TL6、TL7)的另一端开路，两个放大器(M1、M2)的漏极公共端经输出匹配网络输出信号，所述输出匹配网络工作在二次谐波频率。

【技术特征摘要】
1.一种适用于极高频的双推式倍频器，其特征在于：包括一对共源极放大器(M1、M2)，这两个放大器(M1、M2)的源极接地，两个放大器(M1、M2)的漏极相连，两个放大器(M1、M2)的栅极分别经对应的输入匹配网络与差分输入信号相连，所述输入匹配网络工作在基频，两个放大器(M1、M2)的漏极公共端连接两条四分之一波长开路传输线(TL6、TL7)，这两条四分之一波长开路传输线(TL6、TL7)的一端分别连接在两个放大器(M1、M2)的漏极公共端，这两条四分之一波长开路传输线(TL6、TL7)的另一端开路，两个放大器(M1、M2)的漏极公共端经输出匹配网络输出信号，所述输出匹配网络工作在二次谐波频率。2.根据权利要求1所述适用于极高频的双推式倍频器，其特征在于：所述输入匹配网络包括一条高开路等效阻抗的四分之一波长传输线(TL1/TL4)、第一传输线(TL2/TL3)和第一隔直电容(C1/C2)，第一传输线(TL2/TL3)的一端连接放大器的栅极，第一传输线(TL2/TL3)的另一端经第一隔直电容(C1/C2)与差分输入信号相连，高开路等效阻抗的四分之一波长传输线(TL1/TL4)的一端连接第一传输线(TL2/TL3)与第一隔直电容(C1/C2)的公共端，高开路等效阻抗的四分之一波长传输线(TL1/TL4)的另一端接入偏置电压，所述高开路等效阻抗的四分之一波长传输线(TL1/TL4)的开路等效阻抗值大于1000Ω。3.根据权利要求2所述适用于极高频的双推式倍频器，其特征在于：所述输出匹配网络包括一条高开路等效阻抗的四分之一波长传输线(TL9)、第二传输线(TL8)、第三传输线(TL10)和第二隔直电容(C3)，第二传输线(TL8)的一端连接两个放大器的漏极公共端，第二传输线(TL8)的另一端经第二隔直电容(C3)输出信号，第三传输线(TL10)的一端连接第二传输线(TL...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖晓菲，赵涤燹，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32