[發明專利]采用雪崩二極管的毫米波及太赫茲高次倍頻器

在審

• 申請號: 201410260773.3
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN105281671A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 趙明華;樊勇;劉永杰;朱忠博;崔萬照
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H03B19/14
• 分類號: H03B19/14
• 代理公司: 成都科奧專利事務所(普通合伙) 51101
• 代理人: 王蔚

技術領域

本發明涉及毫米波技術領域，尤其涉及一種毫米波及太赫茲高次倍頻器。

背景技術

通常基于肖特基二極管的倍頻器倍頻次數不超過5次。在毫米波及太赫茲頻段，若要獲取毫米波及太赫茲頻段的信號，則需通過多級的倍頻放大鏈路實現，需要倍頻放大鏈路級間的電路匹配濾波放大，電路結構復雜，穩定性差，實現難度大。

P.A.Rolland在IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques,24(11),pp.768-775,1976名為“Newmodesofoperationforavalanchediodesfrequencymultiplicationandup-conversion”的文獻中提出了一種利用雪崩二極管產生的諧波實現倍頻和上變頻的理論，并在設計實例中給出了一個基于波導腔體結構的Ka波段雪崩二級管11次倍頻器的結果，但沒有給出利用雪崩二極管實現高次倍頻的普遍性設計方法，尤其是采用平面微帶結構的雪崩二極管高次倍頻器的設計方法。

本發明的發明人在ProgressInElectromagneticsResearchLetters,No.36:，pp.77-86，2013名為“Compactlowpassfilterwithwidestopbandusingnoveldouble-foldedSCMRCstructurewithparallelopen-endedstub”文獻中提出過一種帶雙扇形支節的螺旋形微帶緊湊諧振單元(SCMRC)的結構，該結構具有良好的低通濾波效果，通帶內傳輸損耗小，具有很寬的阻帶頻率范圍，并且寄生通帶遠離工作頻率。帶雙扇形支節的螺旋形微帶緊湊諧振單元(SCMRC)電路尺寸小，并且可作為準集成組件靈活地運用在功能電路中，實現對需要傳輸信號的通過以及對需要抑制信號的有效抑制，但在該文獻中沒有提出過如何將它應用在毫米波及太赫茲頻段的雪崩二極管高次倍頻器中。

由于采用現有多級倍頻放大鏈路的技術獲取毫米波及太赫茲信號的方式，制造成本和使用成本都較高，電路結構復雜，穩定性差。所以在目前毫米波及太赫茲通信日益發展的背景下，現有技術的倍頻放大鏈路已難以滿足用戶降低成本并提高工作穩定性的要求。

發明內容

本發明旨在提供一種采用雪崩二極管的毫米波及太赫茲高次倍頻器，用以取代現有的倍頻放大鏈路，進一步有效降低倍頻輸入信號的工作頻率，降低系統設備成本并提高穩定性。

為達到上述目的，本發明是采用以下技術方案實現的：

本發明公開的采用雪崩二極管的毫米波及太赫茲高次倍頻器，微帶傳輸線A連接隔直電容C的一端，所述隔直電容C的另一端通過微帶傳輸線B連接帶雙扇形支節的螺旋形微帶緊湊諧振單元的一端，所述帶雙扇形支節的螺旋形微帶緊湊諧振單元的另一端通過微帶傳輸線C、焊接金帶B連接并聯接地的雪崩二極管的一端，所述雪崩二極管的另一端通過焊接金帶B、阻抗線性漸變微帶傳輸線、微帶探針連接傳輸波導，微帶傳輸線B還連接直流偏置電路。

調整帶雙扇形支節的螺旋形微帶緊湊諧振單元(SCMRC)的電路尺寸，既能夠有效促使倍頻輸入信號低損耗通過，又能靈活調整在雪崩管產生的諧波頻率上所呈現出的電抗性負載，反射和抑制泄露到倍頻輸入電路中的諧波能量，實現諧波頻率能量的回收再利用，從而提高倍頻輸出功率和效率。

優選的，所述直流偏置電路包括高阻線和單扇形支節，所述微帶傳輸線B連接高阻線。

優選的，所述微帶傳輸線A、B、C的特征阻抗均為50歐姆。

優選的，所述隔直電容C為微帶貼片電容。

本發明適用于毫米波及太赫茲波段，可取代現有技術的倍頻放大鏈路，進一步有效降低倍頻輸入信號的工作頻率，降低系統設備成本并提高穩定性。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為帶雙扇形支節的螺旋形微帶緊湊諧振單元的結構圖；

圖3為帶雙扇形支節的螺旋形微帶緊湊諧振單元的典型傳輸特性圖；

圖4為發明在110GHz附近的輸出頻譜圖；

圖中：1-微帶傳輸線A、2-微帶傳輸線B、3-帶雙扇形支節的螺旋形微帶緊湊諧振單元、4-微帶傳輸線C、5-阻抗線性漸變微帶傳輸線、6-傳輸波導、7-雪崩二極管、8-焊接金帶A、9-高阻線、10-直流偏置電路、11-微帶探針、12-單扇形支節、13-焊接金帶B。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本發明進行進一步詳細說明。