一种用于扩频的双端口平面谐波混频器制造技术

本发明专利技术公开一种用于扩频的双端口平面谐波混频器，包括射频带通滤波器、射频输入匹配电路、反向并联的肖特基二极管对、本振中频匹配电路和本振中频低通滤波器。本发明专利技术提供的谐波混频器，具有带宽宽、电路结构简单、可用纯平面微带电路实现、便于与其他平面电路集成的优点。本发明专利技术通过调整该电路中各个组成部分的参数，该结构适用于四次谐波混频以上的高次谐波混频，通过与频谱仪内置扩频本振结合，可以很方便的将微波频段频谱仪扩展到毫米波乃至太赫兹波段。

A two port planar harmonic mixer for spread spectrum

【技术实现步骤摘要】
一种用于扩频的双端口平面谐波混频器
本专利技术属于平面谐波混频
，特别涉及一种用于扩频的双端口平面谐波混频器。
技术介绍
频谱分析仪是进行信号测量的重要仪器之一，是德科技和罗德与施瓦茨公司是国际上可提供频谱分析仪的两家主流公司。截至目前，两家公司提供的主流频谱仪的分析频率上限为26.5GHz、50GHz，近来也推出了频率直达67GHz的频谱分析仪。当然，频谱分析仪的工作频率越高，其价格也越昂贵。为了降低用户对高频测量的低成本需求，频谱分析仪通常都有用于频率扩展的选件，提供本振及中频接口，用于外接谐波混频器来扩展频谱仪的测量频率。例如是德科技的PXA系列其提供一个扩频SMA接口，该接口为本振和中频共用接口，同时提供本振输出并接收中频输入信号，仪器内部自带双工器对这两个信号进行区分，其本振频率范围3.75～14.1GHz。这种单个扩展接口的频谱仪适合与两端口谐波混频器配合实现频率扩展。两端口混频器只有两个物理接口，即一个射频接口和一个本振/中频共用接口。罗德与施瓦茨的FSW系列提供三个扩频SMA接口，其中有一个与PXA系列类似的本振/中频共用接口，适配于双端口谐波混频器；另有一对独立的本振和中频接口，适配于三端口谐波混频器。三端口谐波混频器即为常规的谐波混频器，射频、本振和中频各有一个物理接口。FSW系列的本振信号频率范围为7.65～17.45GHz，比PXA系列本振频率略高。此外，谐波混频器的工作频段通常为一个标准波导频段，例如26.5～40GHz，33～50GHz，50～75GHz，75～110GHz等等。是德科技和罗德与施瓦茨两家公司也推出了系列的谐波混频器用来扩展微波频谱仪的测量频率(例如将26.5GHz的频谱仪通过谐波混频器扩展到直到110GHz)。是德科技的11970系列谐波混频器为三端口高次谐波混频器，适配于其早期的频谱仪；M1970系列智能谐波混频器为双端口谐波混频器，适配于PXA以及更新的系列频谱仪。罗德与施瓦茨公司的FS-Z系列谐波混频器为三端口混频器，适配于其自身的FSW系列频谱仪。尽管采用谐波混频器来实现频谱仪的高频测量与直接购买高频频谱仪相比已经大大降低了成本，但是单个谐波混频器仍然售价不菲。对于这些谐波混频器技术，目前国外仪器制造商尚未公开，研制可靠的高频谐波混频器极有必要。对于可用于频谱仪扩展的高次谐波混频技术，国内外也有一些报道。这些谐波混频器都为三端口谐波混频器，并且一般都采用立体三维结构的电路。洪伟(洪伟，毫米波谐波混频器扩频技术，电子科技，2003年第11期，pp55-56)报道了一种三端口毫米波谐波混频器，该混频器采用波导与带状线结合的结构，将二极管直接放置于波导腔体内进行射频信号的耦合。谢同芳(谢同芳廖品霖，一种波导谐波混频器，技术，CN89213389.9，1990.7.11)同样介绍了一种基于波导结构的三端口谐波混频器。张波等人(张波钱骏司梦姣等，一种340GHz八次谐波混频器，专利技术专利，CN201510514409.X，2015.8.20)提出了一种采用悬置微带线(三维)结构的三端口混频器。丁德志等人(丁德志徐金平陈振华，基于肖特基二极管改进模型的W波段宽带八次谐波混频器，红外与毫米波学报，34卷(3期)，2015.6)提出了一种基于鳍线转换的三端口谐波混频器。Y.Huang等人(Y.Huang,W.HuiandB.Alderman,"AWBandThird-HarmonicMixerUsingPlanarSchottkyDiodes,"2018InternationalConferenceonMicrowaveandMillimeterWaveTechnology(ICMMT),Chengdu,2018,pp.1-3)同样提出了一种基于波导三维结构谐波混频器。以下不再一一列举，总而言之，已报道的谐波混频器几乎都为三端口混频器、大多采用波导结构、大多数谐波混频器未能工作在整个波导频段。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种用于扩频的双端口平面谐波混频器，该混频器结构简单、纯平面、便于集成，可用于现有主流频谱仪的宽带频率扩展。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于扩频的双端口平面谐波混频器，包括射频带通滤波器、射频输入匹配电路、反向并联的肖特基二极管对、本振中频匹配电路和本振中频低通滤波器；所述平面谐波混频器的各个组成功能电路都为平面微带结构。所述射频带通滤波器位于射频输入端，其后顺次连接射频输入匹配电路、两个反向并联的肖特基二极管对、本振中频匹配电路和本振中频低通滤波器，最后与本振/中频端口相连。由此看出，所述平面谐波混频器只有两个端口，即射频输入端，以及本振/中频共用端口。进一步的，所述射频带通滤波器通过输入宽带射频信号、提供直流地、有效抑制本振及中频信号。所述射频带通滤波器只能通过全频段射频信号，而对本振和中频频率信号具有抑制作用，该带通滤波器还有为本振及中频信号提供信号回路(等效地)作用；此外，该射频带通滤波器采用带有接地金属化孔的滤波结构，可以为二极管提供直流信号地，保证二极管有效工作。进一步的，所述射频带通滤波器采用带有接地金属化孔的滤波结构。进一步的，所述射频带通滤波器采用并联短路线宽带带通滤波器结构。进一步的，所述本振中频低通滤波器采用紧凑微带谐振单元结构。所述低通滤波器可以通过本振及中频信号，而对全频段射频信号具有抑制作用，从而该低通滤波器还有提供射频信号回路(等效地)的作用。所述反向并联肖特基二极管对在偶次谐波混频器中使用广泛，其可以将本振奇次谐波限制在二极管对以内，从而可以有效抑制本振奇次谐波，降低谐波混频器的变频损耗。所述射频输入匹配电路和本振中频匹配电路分别位于反向并联二极管对两侧，用于其输入及输出匹配，实现全波段频段的低损耗变频。本专利技术涉及一种应用于毫米波/太赫兹频段的平面谐波混频器，该谐波混频器只有两个端口，即射频端口和本振/中频共用端口，该谐波混频器无需其他设备辅助，可直接用于将现有的主流频谱分析仪(例如是德科技的PXA系列以及罗德与施瓦茨的FSW系列)的频率由微波频段扩展到毫米波乃至太赫兹波段。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术提供的用于扩频的平面谐波混频器是一种双端口谐波混频器，具有结构简单、纯平面电路便于装配及与其他电路集成和成本低的优点，可用于现有主流频谱仪的频率扩展。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为具体实施例中射频带通滤波器模型及仿真结果图；图3为具体实施例中本振中频低通滤波器的仿真结果图；图4为具体实施例中W波段八次谐波混频器变频损耗的仿真结果图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术。本专利技术描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的其他实施例，都属于本专利技术所保护的范围。如图1所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于扩频的双端口平面谐波混频器，其特征在于，包括射频带通滤波器(1)、射频输入匹配电路(2)、反向并联的肖特基二极管对(3)、本振中频匹配电路(4)和本振中频低通滤波器(5)；/n所述射频带通滤波器(1)位于射频输入端，其后顺次连接射频输入匹配电路(2)、两个反向并联的肖特基二极管对(3)、本振中频匹配电路(4)和本振中频低通滤波器(5)，最后与本振/中频端口相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于扩频的双端口平面谐波混频器，其特征在于，包括射频带通滤波器(1)、射频输入匹配电路(2)、反向并联的肖特基二极管对(3)、本振中频匹配电路(4)和本振中频低通滤波器(5)；
所述射频带通滤波器(1)位于射频输入端，其后顺次连接射频输入匹配电路(2)、两个反向并联的肖特基二极管对(3)、本振中频匹配电路(4)和本振中频低通滤波器(5)，最后与本振/中频端口相连。


2.根据权利要求1所述的一种用于扩频的双端口平面谐波混频器，其特征在于，所述射频带通滤波器(1)通过输...

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