一种基于磁耦合波导微带过渡的毫米波三倍频器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于磁耦合波导微带过渡的毫米波三倍频器，包括输入波导、磁耦合波导微带转换电路、输入带状线低通滤波器、输入匹配电路、倍频二极管、输出匹配电路、微带贴片天线和输出波导。该磁耦合过渡三倍频器的多层微带基板电路与输入/输出波导口垂直，输入波导和输出波导将多层微带基板电路夹在中间，由于主要的倍频电路都在多层基板上，电路主要采用PCB板实现，电路成本低，加工容易，电路结构相对简单；且这种波导

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁耦合波导微带过渡的毫米波三倍频器


[0001]本专利技术涉及一种基于磁耦合波导微带过渡的毫米波三倍频器。

技术介绍

[0002]W波段电磁波是频率范围在75
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110GHz的电磁波，W波段是目前军用毫米波技术开发的高端，频率源是W波段高频系统实现的重要部分。倍频器是实现毫米波频率源的一种重要方式，在毫米波亚毫米波段，倍频器通常是利用二极管的非线性电阻或非线性电抗实现的。
[0003]毫米波信号的获取可采用两种方式，一种是直接振荡产生，包括以速调管、返波管、回旋管为代表的真空电子器件和以耿氏管和雪崩管为代表的固体器件。第二种获取毫米波信号的方式为利用微波源经倍频后获得。毫米波倍频器源由于其输出频率可以在输入频率的N次谐波上选取，因而所需的输入信号源可以选择在技术比较成熟的微波频段制作，从而为保证所需的频率稳定度和相噪特性提供了条件。而倍频器通过将低频率信号进行倍频，以获得高频率信号。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种新型的基于磁耦合波导微带过渡的毫米波三倍频器，它具有结构简单、成本低、易于装配、插损小等优点，其倍频效率较高，适用于微波毫米波电子系统。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提出了一种基于磁耦合波导微带过渡的毫米波三倍频器。其具体技术方案如下：
[0006]一种基于磁耦合波导微带过渡的毫米波三倍频器，主要包括：输入波导、磁耦合波导微带转换电路、输入带状线低通滤波器、输入匹配电路、倍频二极管、输出匹配电路、微带贴片天线和输出波导。其特征在于，多层微带基板电路与波导口垂直，采用磁耦合波导微带转换电路实现输入信号从矩形波导到第三层金属层带状线的过渡，磁耦合微带电路在第一层金属层，一端通过金属化通孔连接到第二层金属层接地，另一端通过金属化通孔连接第三层金属层带状线。输入带状线低通滤波器、输入匹配电路、倍频二极管、输出匹配电路以及微带贴片天线等在第三层金属层；输出过渡采用微带贴片天线结构，将第三层介质层和第四层金属层地开槽，且开槽大小与输出波导横截面相同，使微带贴片天线可以直接将三倍频信号辐射到输出波导中。
[0007]本专利技术提出的一种基于磁耦合波导微带过渡的毫米波三倍频器的工作原理如下：输入基波信号从输入波导馈入，通过磁耦合波导微带转换电路将信号传输到第三层金属层的输入带状线低通滤波器。输入带状线低通滤波器采用结构简单、尺寸较小的CMRC结构，它具有高阻带较宽的特性，能够实现对二次、三次等各次谐波信号的抑制。信号从输入带状线低通滤波器传输到输入匹配电路，并最终加载到倍频二极管上，由于倍频二极管的非线性，将产生各次谐波，经过输出匹配电路，最终通过微带贴片天线将三倍频信号传输到输出波
导；由于输出波导的高通特性，基波和二次谐波信号被反射而无法从输出波导漏泄，只有所需的三倍频信号以及极少的四次以上的谐波信号能从输出波导输出；四次以上的谐波信号一方面由于倍频次数更高，信号幅度很小，另一方面由于输出匹配电路和微带贴片天线是针对三倍频信号进行阻抗匹配，这使四次以上的谐波信号产生失配而信号幅度很小，因此可以忽略。
[0008]本专利技术提出的基于磁耦合波导微带过渡的毫米波三倍频电路由于多层微带基板电路与输入/输出波导口垂直，输入波导和输出波导将多层微带基板电路夹在中间，由于主要的倍频电路都在多层基板上，电路主要采用PCB板实现，电路成本低，加工容易，电路结构相对简单；且这种波导
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基板
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波导拓扑的倍频电路可实现较短的传输路径，有利于降低电路传输损耗；装配时，基板无需夹在波导内部，使装配过程的难度下降，能进一步减小装配误差。本专利技术提出的基于磁耦合波导微带过渡的毫米波三倍频电路有结构简单、成本低、加工方便、装配简单、信号传输损耗小、倍频效率高等特点，在微波毫米波电子系统中有着非常广阔的应用前景。
附图说明
[0009]图1是本专利技术提出的一种基于磁耦合波导微带过渡的毫米波三倍频电路；
[0010]图2是波导三倍频的最佳输出功率；
[0011]图3是仿真所得倍频效率；
[0012]附图中标号对应名称为：
[0013](1)输入波导，(2)第一层金属层，(3)第一层介质层，(4)第二层金属层地，(5)第二层介质层，(6)第三层金属层，(7)第三层介质层，(8)第四层金属层，(9)输出波导,(10)磁耦合波导微带转换电路，(11)输入带状线低通滤波器，(12)输入匹配电路，(13)倍频二极管，(14)输出匹配电路，(15)微带贴片天线
具体实施方式
[0014]下面通过举例来说明本专利技术的优点。
[0015]本实施例的基于磁耦合波导微带过渡的毫米波三倍频电路如图1所示，输入基波信号中心频率为30GHz，输入基波信号从输入矩形波导输入，通过磁耦合探针通过第二层介质层过渡到第三层金属层带状线。通过第三层金属层上的带状线低通滤波电路实现对高次谐波信号的抑制，信号从输入带状线低通滤波器传输到输入匹配电路，并最终加载到倍频二极管上，由于倍频二极管的非线性，将产生倍频信号，倍频信号从微带贴片天线辐射到输出波导中输出，电路结构简单。
[0016]图2是本实施例的基于磁耦合波导微带过渡的毫米波三倍频电路经过HFSS和ADS的多次联合仿真后，得到三倍频的最佳输出功率。所设计的三倍频的最佳输入功率为20dBm，在87
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93GHz的输入基波频率范围内，该波导三倍频器的整体输出功率大于5dBm。当输入频率为88.8GHz时，波导三倍频器有最大输出功率，约为15.8dBm。
[0017]图3是本实施例的基于磁耦合波导微带过渡的毫米波三倍频电路经过HFSS和ADS的多次联合仿真后，得到波导三倍频的最佳倍频效率。所设计的三倍频在87
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93GHz的输入基波频率范围内，相应倍频效率大于5％。当输入频率为88.8GHz时，波导三倍频器有最大倍
频效率，约为37.8％。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于磁耦合波导微带过渡的毫米波三倍频器，包括输入波导、磁耦合波导微带转换电路、输入带状线低通滤波器、输入匹配电路、倍频二极管、输出匹配电路、微带贴片天线和输出波导；所述的W波段基板垂直波导放置的磁耦合过渡三倍频电路主要的倍频电路都在多层基板上，电路主要采用PCB板实现，电路成本低，加工容易，电路结构相对简单，可实现较短的传输路径，电路传输损耗小，装配简单。2.根据权利要求1所述的基于磁耦合波导微带过渡的毫米波三倍频电路，其特征在于,多层微带基板电路与波导口垂直，采用磁耦合波导微带转换电路实现输入信号从矩形波导到第三层金属层带状...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋开军，刘佳，邹欣俊，姚嘉晨，樊勇，程钰间，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：