[發明專利]一種超寬帶信號頻段合成電路及合成方法

有效

• 申請號: 201310700861.6
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103647512B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 劉金現;馬子騰;柏栓
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: H03D7/16
• 分類號: H03D7/16
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 龔燮英

技術領域

本發明屬于信號頻段合成技術領域，尤其涉及的是一種超寬帶信號頻段合成電路及合成方法。

背景技術

自20世紀80年代以來，現代通信、電子對抗等技術對微波毫米波信號源的頻率穩定度、頻譜純度及頻率范圍提出了越來越高的要求，信號源的頻率范圍越來越寬，兩端正不斷向更低頻率(DC)和更高頻率擴展，如Agilent公司的8257D信號源頻率范圍已經覆蓋250kHz-70GHz，10MHz以上信號輸出時頻譜純度優于-45dBc。單個振蕩器根本無法滿足要求，要實現如此超寬帶、高純頻譜信號的輸出，必須借助于超寬帶信號頻段合成電路。目前多采用混頻、分頻、倍頻等方式得到相應的窄頻段信號，放大、濾波等相應處理后經寬帶信號合成電路將上述兩段或多段信號頻段合成輸出，以實現信號源寬帶輸出的目的。目前，信號頻段合成一般采用電子開關（集成或分立的PIN二極管或FET開關）或機械開關實現，如圖1所示；也可以采用功分器（為實現寬帶信號頻段合成，一般采用等電阻功分器）、耦合器等實現信號頻段合成，示意圖分別如圖2、圖3所示。

圖1所示的信號頻段合成通過開關切換實現，當開關為機械開關時，由于其開關切換速度有限，不能用于合成信號的掃頻輸出；當使用集成或分立的PIN二極管或FET開關時，即使在頻率低端，損耗也較大，隨著頻率的提高，損耗會進一步增大；承受功率有限，且會惡化輸入信號的頻譜。

圖2所示的信號頻段合成通過電阻功分器實現，為實現寬頻段信號合成一般采用等電阻功分器時，此時兩路輸入信號損耗都較大，理論損耗6dB。

圖3所示的信號頻段合成通過定向耦合器，輸入信號1經耦合器的主路直接輸出，輸入信號2耦合至主路輸出，從而實現信號頻段合成。輸入信號1的頻率高端及輸入信號2的損耗為耦合器的耦合度，損耗較大。

因此，現有技術存在缺陷，需要改進。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種超寬帶信號頻段合成電路及合成方法。

本發明的技術方案如下：

一種超寬帶信號頻段合成電路，其中，在平板狀絕緣介質基片上設置有低頻信號輸入端、高頻信號輸入端和信號頻段合成輸出端；所述平板狀絕緣介質基片上還設置有集成于微帶線中的薄膜電容；所述微帶線還設置連接第一PIN二極管及第二PIN二極管；所述薄膜電容下電極直接連通低頻信號輸入端和信號頻段合成輸出端；第一PIN二極管及第二PIN二極管通過所述薄膜電容上電極實現串聯連接；所述第二PIN二極管接地端與信號頻段合成輸出端微帶線中心距離為高頻信號輸入信號中心頻率的四分之一導波波長。

所述的超寬帶信號頻段合成電路，其中，所述平板狀絕緣介質基片為純度99.6%以上的氧化鋁基片或純度98%的氮化鋁基片或藍寶石基片；所述平板狀絕緣介質基片的厚度為0.1mm～1mm或0.254±0.1mm。

所述的超寬帶信號頻段合成電路，其中，所述微帶線和所述薄膜電容通過薄膜光刻工藝實現。

所述的超寬帶信號頻段合成電路，其中，所述薄膜電容的介質材料為聚酰亞胺或氮化硅。

所述的超寬帶信號頻段合成電路，其中，所述第一PIN二極管及第二PIN二極管的截止頻率為10倍-15倍最高工作頻率。

所述的超寬帶信號頻段合成電路，其中，所述第一PIN二極管及第二PIN二極管的自身串聯電阻值為0-5歐姆。

所述的超寬帶信號頻段合成電路，其中，所述高頻信號輸入端的輸入信號為0.1-1倍一個頻程。

所述的超寬帶信號頻段合成電路的合成方法，其中，包括如下步驟：

步驟1：設置平板狀絕緣介質基片上還設置有集成于微帶線中的薄膜電容；所述薄膜電容上電極還設置連接第一PIN二極管及第二PIN二極管；

步驟2：設置輸入信號1的頻率范圍為DC-F1、輸入信號2的頻率范圍為F1-F2，將輸入信號1及輸入信號2合成為一路信號輸出，輸出信號的頻率范圍為DC-F2；

步驟3：當波段控制信號S為低電平時，第一PIN二極管及第二PIN二極管截止，輸入信號1經薄膜電容的下電極直接輸出，從而使得低頻段信號最低頻率從DC開始；當波段控制信號S為高電平時，第一PIN二極管及第二PIN二極管導通，輸入信號2經第一PIN二極管輸出。

所述的合成方法，其中，所述第一PIN二極管及第二PIN3二極管通過所述薄膜電容上電極實現串聯連接；所述第二PIN二極管接地端與信號頻段合成輸出端微帶線中心距離為高頻信號輸入信號中心頻率的四分之一導波波長。