梳状谱发生器制造技术

本发明专利技术公开了多个涉及NLTL梳状谱发生器的实施例用于宽带阻抗匹配，以使产生的输出信号包括输入信号的宽带谐波。NLTL梳状谱发生器包括串联连接的多个段，且各段均包括串联电感和非线性并联电容。所述非线性并联电容可以是变容二极管、肖特基二极管或任何类型的PN节二极管。非线性并联电容以相同的极性耦合至对应的串联电感。宽带偏置电路将直流偏压或者直流接地馈送至非线性并联电容以用于实现宽带输入和输出阻抗匹配。宽带偏置电路可以是三阶或五阶低通滤波器以用于防止射频信号通过偏置电路泄漏。NLTL梳状谱发生器、宽带偏置电路和输出隔直电容可以采用紧凑型封装集成于单个芯片上，在不依靠外部集总匹配元件的前提下获得宽带输入/输出阻抗匹配。得宽带输入/输出阻抗匹配。得宽带输入/输出阻抗匹配。

【技术实现步骤摘要】
梳状谱发生器


[0001]本专利技术总体上涉及梳状谱发生器，并具体涉及一种宽带匹配的非线性传输线(NLTL)梳状谱发生器。

技术介绍

[0002]非线性传输线(NLTL)通常来说是一种电感
‑
电容(LC)梯形网络，其包括周期性加载的非线性元件，如非线性电感或者非线性电容。例如，NLTL可以是周期性加载反向偏置变容二极管或者肖特基二极管。NLTL目前已广泛地用于设备和系统应用中，包括梳状谱发生器、时域反射计(TDR)、频率合成器、倍频器、高速采样示波器、脉冲发生器，等等。
[0003]梳状谱发生器是一种信号发生器，其输出信号具有输入信号的系列谐波分量，且各个谐波分量具有显著的信号功率。这种输出信号通常包括一连串频率均匀间隔的频谱分量，使得输出信号的频谱形似梳子的梳齿。
[0004]对于频率范围在数十MHz到数GHz的宽带输入信号，现有基于NLTL的梳状谱发生器很难实现宽带输入和输出阻抗匹配。不仅如此，通常用于实现所需的输入/输出阻抗匹配和直流馈电的外部偏置网络和外部匹配网络的带宽有限。这种限制条件限制了基于NLTL梳状谱发生器的宽带应用。
[0005]因此，有必要改进NLTL梳状谱发生器来解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术公开了宽带匹配的梳状谱发生器的多种实施例。本专利技术所公开的实施例在应用时能够提供更好的宽带输入和输出阻抗匹配。
[0007]本专利技术公开的多个涉及NLTL梳状谱发生器的实施例用于宽带阻抗匹配，以使产生的输出信号包括输入信号的宽带谐波。所述NLTL梳状谱发生器包括串联连接的多个段，且各段均包括串联电感、以及电容大小随电压变化的非线性并联电容。所述多个段中的非线性并联电容可以是变容二极管、肖特基二极管或任何类型的PN节二极管，各非线性并联电容可以以相同的极性耦合至对应的串联电感(均为阴极或者均为阳极)，也可以以交替变换的极性与对应的串联电感耦合。宽带偏置电路为非线性并联电容提供外部直流偏压或者直流接地，用于实现宽带输入和输出阻抗匹配。
[0008]在一个或多个实施例中，所述宽带偏置电路可以是三阶或五阶低通滤波器，其用于防止射频(RF)信号通过偏置电路泄漏。所述NLTL梳状谱发生器、宽带偏置电路和输出隔直电容可以采用紧凑型封装集成于单个芯片上。仿真的射频输出信号频谱和散射参数S11/S22清楚地表明，通过集成的偏置电路，所述NLTL梳状谱发生器将具有良好的输入/输出阻抗匹配，并能够产生包含宽带谐波的射频输出信号。
[0009]出于概括本专利技术的目的，此处已描述了本专利技术的某些方面和新的技术特征。本领域技术人员应当认识到，本专利技术中公开的多个实施例可以通过不同的排列、增强、等效、组合和改进来实现，而所有的这些方式都应落入本专利技术的保护范围内。
附图说明
[0010]附图中示出了本专利技术的示例性实施例以供参考，这些附图旨在说明而非限制本专利技术。虽然本专利技术已大致记载于实施例中，但如此做的目的不是将本专利技术的保护范围限制为所描述的实施例中的具体技术特征。
[0011]图1示出了现有技术中NLTL的等效电路；
[0012]图2描述了本专利技术一个或多个实施例中沿NLTL的上升沿时间压缩；
[0013]图3描述了本专利技术一个或多个实施例中沿NLTL梳状谱发生器的下降沿时间压缩；
[0014]图4描述了本专利技术一个或多个实施例中集成有宽带偏置网络的一种NLTL梳状谱发生器；
[0015]图5描述了本专利技术一个或多个实施例中不同的宽带偏置网络的电路实现方式；
[0016]图6描述了本专利技术一个或多个实施例中集成有宽带偏置网络的另一种NLTL梳状谱发生器；
[0017]图7示出了本专利技术一个或多个实施例中集成有宽带偏置网络的NLTL梳状谱发生器的输出信号的频谱；
[0018]图8示出了本专利技术一个或多个实施例中集成有宽带偏置网络的NLTL梳状谱发生器的输入反射系数S11和输出反射系数S22。
具体实施方式
[0019]在下文的描述中，为了解释本专利技术，将陈述本专利技术的具体细节以方便理解本专利技术。但即使不具备部分或者全部所述的具体细节，本专利技术亦可实施。下文所述的本专利技术的实施例可能被包含在许多不同的电气组件、电路、设备和系统中。附图的框图中所示的结构和设备用以说明本专利技术的示例性实施例，但不作为用于模糊本专利技术宽泛指导的托辞。附图中所示的元件之间的连接关系不限于直接连接。而是元件之间的连接能够通过中间组件被修改、重构或者以其他方式改变。
[0020]说明书中对“一个实施例”或“某个实施例”的引用表示与该被讨论的实施例有关的具体特征、结构、特征或功能包含在本专利技术至少一个预期的实施例中。因此，在说明书中不同位置出现的短语“在一个实施例中”并不构成对本专利技术单个实施例的多次引用。本专利文件中提及的每篇参考文献或文件通过引用整体而并入本专利。需要注意的是，本文提供的任意示例均以说明的方式进行提供，且是在特定的条件下采用特定的一个或多个实施例进行；因此，这些示例中的任何一个都不应该用来限制本专利文件所公开的范围。
[0021]NLTL现已被广泛地应用于设备和系统应用中，包括梳状谱发生器、时域反射计(TDR)、频率合成器、倍频器、高速采样示波器、脉冲发生器，等等。梳状谱发生器是一种信号发生器，其输出信号具有输入信号的系列谐波分量，且各个谐波分量具有显著的信号功率。这种输出信号通常包括一连串频率均匀间隔的频谱分量，使得输出信号的频谱形似梳子的梳齿。
[0022]波信号在非线性传输线中的传播相速度为：
[0023][0024]其中，L为线路的电感，C(V)为电容受电压影响的非线性电压依赖性电容。所述非
线性电容可以是变容二极管、肖特基二极管或者任何类型的PN结二极管，其特点是在PN结反向偏置电压增加的情况下结电容降低。当反向电压增加、电容降低时，沿传输线的传播相速度将增加。其结果是波信号中电压较高的部分，如峰值将传播得更快并试图超过电压较低的部分，进而形成陡峭的前向冲击波，且其陡峭程度最终受到非线性传输线色散率的限制。
[0025]NLTL对波信号的沿切换时间减少量可通过下式计算：
[0026][0027]其中，C0为零偏置电容，C(V
max
)为反向波信号幅度峰值偏置下的电容，n为NLTL的段的数量。在众多不同类型的非线性电容中，优选采用基于NLTL的变容二极管，因为其具有的高C(V
max
)/C0比将大幅减少波信号的沿切换时间。
[0028]美国专利8,878,575B1公开了一种NLTL的等效电路10，其具有串联的电感12和并联可变电容14构成的周期性结构，如图1所示。并联可变电容14的电容大小随电压变化，例如，在低反向偏压下的电容明显大于在高反向偏压下的电容。在等效传输线上传播的输入信号16的传播速度与电压相关。由于信号的初始低电压部分沿传输线传输的速度比信号后续的高电压部分更慢，所以从低压转换到高压的信号将被瞬间压缩。因此，波形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.梳状谱发生器，其特征在于，包括：非线性传输线梳状谱发生器，所述非线性传输线梳状谱发生器用于在输入频率接收输入信号并产生输出信号，所述输出信号包括所述输入信号的多个谐波，所述非线性传输线梳状谱发生器包括：串联连接的多个段，所述多个段构成信号传播路径，每个段包括串联电感、以及耦合至所述串联电感的非线性并联电容，所述非线性并联电容具有电压依赖性电容，所述电压依赖性电容在反向偏置电压增加时降低；及偏置电路，所述偏置电路耦合至所述信号传播路径，所述偏置电路为所述非线性传输线梳状谱发生器提供直流偏压，并防止所述输出信号泄漏至所述直流偏压。2.根据权利要求1所述的梳状谱发生器，其特征在于，所述多个段中的非线性并联电容为变容二极管、肖特基二极管或任何类型的PN节二极管，且各段中的非线性并联电容以相同的极性耦合至对应的串联电感。3.根据权利要求1所述的梳状谱发生器，其特征在于，所述多个段中的非线性并联电容为变容二极管、肖特基二极管或任何类型的PN节二极管，且各段中的非线性并联电容的耦合至对应串联电感的极性沿所述信号传播路径交替变换。4.根据权利要求1所述的梳状谱发生器，其特征在于，沿所述信号传播路径，一个段中非线性并联电容的零偏置电容大于下一个段中非线性并联电容的零偏置电容。5.根据权利要求1所述的梳状谱发生器，其特征在于，所述偏置电路耦合至外部偏置电压或者直流接地。6.根据权利要求1所述的梳状谱发生器，其特征在于，所述偏置电路为低通滤波器。7.根据权利要求6所述的梳状谱发生器，其特征在于，所述低通滤波器为三阶低通滤波器或者五阶低通滤波器；其中，所述三阶低通滤波器包括第一偏置电感、串联耦合至所述第一偏置电感的第二偏置电感、以及并联耦合于所述第一偏置电感和第二偏置电感之间的第一并联偏置电容；其中，所述五阶低通滤波器包括：串联耦合的第三偏置电感、第四偏置电感和第五偏置电感；并联耦合于所述第三偏置电感和第四偏置电感之间的第二并联偏置电容；及并联耦合于所述第四偏置电感和第五偏置电感之间的第三并联偏置电容。8.根据权利要求1所述的梳状谱发生器，其特征在于，还包括：输入电容，所述输入电容耦合至所述信号传播路径的输入端以用于直流阻隔；及输出电容，所述输出电容耦合至所述信号传播路径的输出端以用于直流阻隔及输出阻抗匹配。9.根据权利要求8所述的梳状谱发生器，其特征在于，所述非线性传输线梳状谱发生器、偏置电路、以及输出电容集成在单个芯片中。10.根据权利要求8所述的梳状谱发生器，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：章策珉，
申请(专利权)人：成都仕芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：