[發明專利]太赫茲波段四倍頻器

有效

• 申請號: 201410091969.4
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN103840770B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 李一虎;熊永忠
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號: H03B19/00
• 分類號: H03B19/00
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙)51224
• 代理人: 楊俊華

技術領域

本發明涉及一種倍頻器，具體地說，是涉及一種太赫茲波段四倍頻器。

背景技術

近年來，太赫茲波的研究在世界范圍內受到了極大的關注，開發電磁波譜中最后一個尚未得到廣泛應用的波段的技術變得越來越重要。同時，隨著集成電路的發展，把太赫茲收發組件集成在微小的芯片上面成為了現實。

信號源作為發射端的核心原件，在太赫茲波段發揮著重要的作用。由于在太赫茲波段頻率較高，不能從頻率綜合器直接獲得足夠功率的信號，因而必須應用高效率的倍頻器，目前的倍頻器理論中，輸出信號是由晶體管非線性產生，這種方式限制了傳統倍頻的效率，尤其是高階倍頻，如四倍頻器，雖然能有效地降低對于輸入頻率的要求，但是其效率一般在1％以下，且功耗大、輸出功率小，不能滿足技術發展需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種太赫茲波段四倍頻器，主要解決現有技術中存在的高階倍頻器效率低、功耗大、輸出功率小，不能滿足技術發展需求的問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

太赫茲波段四倍頻器，包括差分變壓器，分別連接于差分變壓器兩端、具有180度相差信號輸入的第一四項輸出移相放大器和第二四項輸出移相放大器，分別與第一四項輸出移相放大器的四個輸出端相連的第一W波形倍頻器和第二W波形倍頻器，分別與第二四項輸出移相放大器的四個輸出端相連的第三W波形倍頻器和第四W波形倍頻器，所述第一W波形倍頻器、第二W波形倍頻器、第三W波形倍頻器和第四W波形倍頻器通過疊加輸出電路相連。

具體地說，所述第一四項輸出移相放大器包括基極通過電感L1與差分變壓器相連的雙極性晶體管T1，發射極與雙極性晶體管T1的集電極相連、基極通過電容C1接地、集電極與第一W波形倍頻器相連的雙極性晶體管T2；基極通過電感L2與雙極性晶體管T1的基極相連的雙極性晶體管T3，發射極與雙極性晶體管T3的集電極相連、基極通過電容C2接地、集電極與第二W波形倍頻器相連的雙極性晶體管T4；基極通過電感L3與雙極性晶體管T3的基極相連的雙極性晶體管T5，發射極與雙極性晶體管T5的集電極相連、基極通過電容C3接地、集電極與第一W波形倍頻器相連的雙極性晶體管T6；基極通過電感L4與雙極性晶體管T5的基極相連的雙極性晶體管T7，發射極與雙極性晶體管T7的集電極相連、基極通過電容C4接地、集電極與第二W波形倍頻器相連的雙極性晶體管T8。

進一步地，所述第一W波形倍頻器包括基極與雙極性晶體管T2的集電極相連、發射極接地的雙極性晶體管T9，基極與雙極性晶體管T6的集電極相連、發射極與雙極性晶體管T9的集電極相連、集電極與疊加輸出電路相連的雙極性晶體管T10；所述第二W波形倍頻器包括基極與雙極性晶體管T4的集電極相連、發射極接地的雙極性晶體管T11，基極與雙極性晶體管T8的集電極相連、發射極與雙極性晶體管T11的集電極相連、集電極與疊加輸出電路相連的雙極性晶體管T12。

更進一步地，所述疊加輸出電路包括發射極與雙極性晶體管T10的集電極相連、基極通過電容C5接地的雙極性晶體管T13，發射極與雙極性晶體管T12的集電極相連、基極通過電容C6接地的雙極性晶體管T14，所述雙極性晶體管T13和雙極性晶體管T14的集電極連通后通過依次相連的電阻R1和電容C7輸出。

為了提高性能，所述雙極性晶體管T1、雙極性晶體管T3、雙極性晶體管T5及雙極性晶體管T7的基極通過人工微帶線相連；所述雙極性晶體管T2、雙極性晶體管T6與第一W波形倍頻器之間通過人工微帶線相連，所述雙極性晶體管T4、雙極性晶體管T8與第二W波形倍頻器之間通過人工微帶線相連。

本發明中，所述第二四項輸出移相放大器與第一四項輸出移相放大器的結構相同；第三W波形倍頻器、第四W波形倍頻器與第一W波形倍頻器、第二W波形倍頻器結構相同，且第三W波形倍頻器和第四W波形倍頻器通過與雙極性晶體管T13和雙極性晶體管T14軸對稱的兩個雙極性晶體管與電阻R1相連。

作為優選，所述差分變壓器為無源差分變壓器。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

(1)本發明通過差分變壓器、四項輸出移相放大器、W波形倍頻器的巧妙設計，將差分變壓器的輸入信號疊加輸出，有效實現了高功率高效率的信號源要求，符合技術發展所需，具有突出的實質性特點和顯著進步，適合大規模推廣應用。

附圖說明

圖1為本發明的原理示意圖。

圖2為本發明的回波損耗示意圖。

圖3為本發明的輸出頻譜示意圖。