一种太赫兹D波段四次谐波混频器制造技术

一种太赫兹D波段四次谐波混频器，属于太赫兹变频器件技术领域，解决如何设计一种低损耗、平面结构的太赫兹D波段四次谐波混频器的问题，射频四分之一波长耦合线位于射频输入端，其后依次连接射频输入匹配电路、反向并联肖特基二极管对、本振中频输出匹配电路、低通滤波器和输出双工器；射频输入匹配电路以及本振中频输出匹配电路分别由两段或者多段微带传输线串联构成；本发明专利技术提供的太赫兹D波段四次谐波混频器，具有插入损耗低、能显著降低本振频率的优点，由于该混频器是平面结构，便于直接与其他射频电路直接平面集成，降低了系统复杂度及成本。复杂度及成本。复杂度及成本。

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹D波段四次谐波混频器


[0001]本专利技术属于太赫兹变频器件
，涉及一种太赫兹D波段四次谐波混频器。

技术介绍

[0002]随着现代通信/雷达技术的发展，微波频段的频谱资源越来越难以满足人们日益增长的带宽需求，因此越来越多的应用寻求向毫米波高端及太赫兹频段发展。太赫兹波段(频率＞0.1THz)由于频率高，频谱资源极其丰富，例如D波段(110
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170GHz)的频谱覆盖带宽达60GHz，仅仅一个波段的频谱资源就超过了整个微波频段。
[0003]太赫兹波段的器件对材料工艺、设计方法以及测试平台等都有较高的要求，此外也由于目前太赫兹频段明确的商业应用较少或规模有限，太赫兹波段商用器件的种类及厂家相对都较少，器件的系列也不全，这给太赫兹波段系统应用研究带来了一定的困难。
[0004]混频器是太赫兹收发系统的核心器件之一，通过混频器可以将低频段的信号上变频到太赫兹波段并发射出去，也可以将太赫兹信号下变频到中频频段进行信息的分析处理。谐波混频器是混频器的一种，采用本振信号的谐波进行混频，可以有效的降低对本振频率的要求，显著降低系统复杂程度及成本。
[0005]对于太赫兹波段谐波混频技术，国内外公开报道的一般都采用基于波导或腔体的立体三维结构电路。
[0006]公开日期为2012年的文献《110
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170GHz Sub
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Harmonic Mixer Based on Schottky Barrier Diodes》(Wang Cheng,Deng Xianjin,Miao Li,Yan jun.ICMMT)报道了一种基于波导及悬置微带线的二次谐波混频器，射频频率覆盖110
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170GHz。公开日期为2014年的文献《A 340GHz Sub
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Harmonic Mixer Based on Planar Schottky Diodes》(Li Miao,Jun Jiang,Cheng Wang等.IRMMW
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THz)报道了一种340GHz基于波导及悬置微带线的二次谐波混频器，典型单边带损耗为11dB。公开日期为2013年的文献《Design of 220GHz and 425GHz TMIC Membrane Sub
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Harmonic Mixers》(Bo Zhang,Yong Fan,Zhe Chen等.UCMMT)报道了一种基于波导及悬置微带线，TMIC工艺的二次谐波混频器，分别设计了200GHz以及425GHz两款倍频器。公开日期为2015年的文献《A 340GHz MMIC 4
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Sub
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harmonic Mixer Using Silicon
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based Schottky Barrier Diodes》(Chao Liu,Qiang Li and Yong
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Zhong Xiong.Micromachines)报道了一种Si基四次谐波混频器芯片，变频损耗40
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44dB。
[0007]由此可知，采用Si基工艺设计的谐波混频器，但变频损耗较高；已报道的谐波混频器大多采用波导及腔体结构，传输线采用悬置微带线来提高电路Q值和降低寄生参数影响，但是这种结构无法实现平面集成，增加了系统的复杂程度。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于如何设计一种低损耗、平面结构的太赫兹D波段四次谐波混频器。
[0009]本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
[0010]一种太赫兹D波段四次谐波混频器，包括：射频四分之一波长耦合线(1)、射频输入匹配电路(2)、反向并联肖特基二极管对(3)、本振中频输出匹配电路(4)、低通滤波器(5)和输出双工器(6)；所述射频四分之一波长耦合线(1)位于射频输入端，其后依次连接射频输入匹配电路(2)、反向并联肖特基二极管对(3)、本振中频输出匹配电路(4)、低通滤波器(5)和输出双工器(6)；所述射频输入匹配电路(2)以及本振中频输出匹配电路(4)分别由两段或者多段微带传输线串联构成；所述输出双工器(6)包括本振四分之一波长耦合线(61)、紧凑微带谐振单元(62)以及高阻线(63)；所述的本振四分之一波长耦合线(61)的一端与低通滤波器(5)的输出端连接、本振四分之一波长耦合线(61)的另一端作为本振信号端口；所述的紧凑微带谐振单元(62)的一端通过高阻线(63)与本振四分之一波长耦合线(61)的一端连接、紧凑微带谐振单元(62)的另一端作为中频端口。
[0011]作为本专利技术技术方案的进一步改进，作为下变频使用时，接收到的射频信号由射频信号端口经过射频四分之一波长耦合线(1)以及射频输入匹配电路(2)后到达反向并联肖特基二极管对(3)；本振信号由本振信号端口输入，经过输出双工器(6)中的本振四分之一波长耦合线，低通滤波器(5)以及本振中频输出匹配电路(4)后到达二极管对(3)；射频信号与本振信号在二极管对(3)中完成混频，所产生的中频信号经过输出匹配电路(4)、低通滤波器(5)及输出双工器(6)后在中频端口输出。
[0012]作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述的射频四分之一波长耦合线(1)的耦合线长度为中心频率处的微带线的四分之一波长，耦合线宽及间距均为20um。
[0013]作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述反向并联肖特基二极管对(3)将本振奇次谐波限制在二极管对以内。
[0014]作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述低通滤波器(5)采用CMRC结构。
[0015]本专利技术的优点在于：
[0016](1)与现有技术相比，本专利技术提供的太赫兹D波段四次谐波混频器，具有插入损耗低、能显著降低本振频率的优点。
[0017](2)由于该混频器是平面结构，便于直接与其他射频电路直接平面集成，降低了系统复杂度及成本。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例的太赫兹D波段四次谐波混频器的结构示意图；
[0019]图2为本专利技术实施例的太赫兹D波段四次谐波混频器的射频四分之一波长耦合线模型及仿真结果图；
[0020]图3为本专利技术实施例的太赫兹D波段四次谐波混频器的输出双工器的模型及仿真结果图；
[0021]图4为本专利技术实施例的太赫兹D波段四次谐波混频器的变频损耗的仿真结果图。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]下面结合说明书附图以及具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述：
[0024]实施例一
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹D波段四次谐波混频器，其特征在于，包括：射频四分之一波长耦合线(1)、射频输入匹配电路(2)、反向并联肖特基二极管对(3)、本振中频输出匹配电路(4)、低通滤波器(5)和输出双工器(6)；所述射频四分之一波长耦合线(1)位于射频输入端，其后依次连接射频输入匹配电路(2)、反向并联肖特基二极管对(3)、本振中频输出匹配电路(4)、低通滤波器(5)和输出双工器(6)；所述射频输入匹配电路(2)以及本振中频输出匹配电路(4)分别由两段或者多段微带传输线串联构成；所述输出双工器(6)包括本振四分之一波长耦合线(61)、紧凑微带谐振单元(62)以及高阻线(63)；所述的本振四分之一波长耦合线(61)的一端与低通滤波器(5)的输出端连接、本振四分之一波长耦合线(61)的另一端作为本振信号端口；所述的紧凑微带谐振单元(62)的一端通过高阻线(63)与本振四分之一波长耦合线(61)的一端连接、紧凑微带谐振单元(62)的另一端作为中频端口。2.根据权利要求1所述的一种太赫兹D波...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志红，郭健，陈臣，吴文婷，许冬冬，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：