[發(fā)明專利]一種無本振濾波器結構的太赫茲混頻器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010912907.0
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN111987997B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設計）人: 張勇;李宇;張博;延波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03D7/16
• 分類號: H03D7/16;H01P3/00
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發(fā)明公開了一種無本振濾波器結構的太赫茲混頻器，包括RF輸入波導、LO輸入波導、減高波導、混頻電路基板和懸置微帶探針段，懸置微帶探針段設置有RF探針和LO探針；該太赫茲混頻器基于整體電路法，通過調(diào)整整體電路匹配，將電路能量盡量轉(zhuǎn)換到中頻，從而自然完成隔離，不再設計本振濾波器，極大的簡化混頻器的結構，減小了混頻器的整體尺寸，減短了石英基板的長度，從而減小了傳輸損耗，加寬了混頻器的帶寬，提升了混頻整體性能，并且該太赫茲混頻器還具有結構簡單、加工方便，易于實現(xiàn)的優(yōu)點，具有良好的應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及太赫茲混頻器技術領域，具體而言，涉及一種無本振濾波器結構的太赫茲混頻器。

背景技術

波長為3mm～30um的電磁波稱為太赫茲波，其長波段臨近毫米波，短波段靠近紅外線，處于電子學與光子學的交叉區(qū)域。與較低頻段的微波相比，它們的特點是：1、利用的頻譜范圍寬，信息容量大。2、易實現(xiàn)窄波束和高增益的天線，因而分辨率高，抗干擾性好。3、穿透等離子體的能力強。4、多普勒頻移大，測速靈敏度高。太赫茲波在通信、雷達、制導、遙感技術、射電天文學和波譜學方面都有重大的意義。混頻器是一個三端口網(wǎng)絡，通過二極管的非線性產(chǎn)生不同的頻率，再由頻率選擇電路選擇出所需要的頻率。太赫茲收發(fā)前端廣泛應用在通信、雷達等近乎所有的毫米波與太赫茲應用系統(tǒng)中，解決信號的頻率變換問題，是系統(tǒng)的核心組成部分，主要由混頻器、濾波器以及放大器等關鍵器件組成。其中，毫米波與太赫茲混頻器是收發(fā)前端的核心器件，其功能是將毫米波或太赫茲射頻信號下變頻到中頻信號實現(xiàn)頻譜的向下搬移，或?qū)⒅蓄l信號上變頻到毫米波或太赫茲射頻信號實現(xiàn)頻譜的向上搬移，其技術指標的優(yōu)劣很大程度上影響了毫米波與太赫茲系統(tǒng)的整體性能。因此，高性能毫米波與太赫茲混頻器的研制是毫米波與太赫茲技術的關鍵研究方向之一。

在太赫茲頻段，當頻率較低時，屏蔽腔尺寸相對較寬，石英基片適當長一些長寬比也不會太高，而當頻率高到一定程度時，為保證單模傳輸，屏蔽腔一般設計較窄，而中頻濾波器，本振濾波器以及之間匹配結構較長，致使傳統(tǒng)方法與結構設計出的混頻器長寬比普遍過高。在太赫茲混頻器中，石英作為基板損耗小，高頻性能好，但是石英質(zhì)地很脆，容易碎，如果長寬比過高石英的中間會翹曲，使電路不平整，增加裝配難度，裝配完后也不再是平面電路，而是一個弧形，影響混頻器性能，增加損耗，混頻器的尺寸也較大，另一方面電路的穩(wěn)定性相對較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種無本振濾波器結構的太赫茲混頻器，其簡化了電路，減小了石英的長寬比，通過犧牲一定的隔離度換取了混頻器整體性能的提升，具有結構尺寸小、易于實現(xiàn)等優(yōu)點，在太赫茲波混頻器中具有良好的應用前景。

本發(fā)明的實施例是這樣實現(xiàn)的：

一種無本振濾波器結構的太赫茲混頻器，其包括RF輸入波導、LO輸入波導、減高波導、混頻電路基板和懸置微帶探針段，混頻電路基板的一端為IF微帶輸出端，混頻電路基板的另一端為屏蔽腔體結構，RF輸入波導和LO輸入波導分別連接兩個不同的減高波導，兩個減高波導通過懸置微帶探針段相互間隔地連接在混頻電路基板上，兩個懸置微帶探針段之間設置有肖特基二極管，兩個懸置微帶探針段上分別設置有RF探針和LO探針，肖特基二極管分別與RF探針和LO探針之間連接有高阻抗線，混頻電路基板上設置有混頻電路，混頻電路位于上述腔體結構內(nèi)。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述太赫茲混頻器通過肖特基二極管整體調(diào)節(jié)混頻電路、提高變頻效率，使能量盡量轉(zhuǎn)換到中頻，從而實現(xiàn)本振與射頻的自然隔離。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述RF輸入波導和LO輸入波導分別在混頻電路基板的兩側形成腔體結構，RF輸入波導和LO輸入波導的腔體結構對稱，且形成閉合波導，混頻電路的屏蔽腔體結構也為閉合波導。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述閉合波導結構的尺寸隨工作頻率變化而改變。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述混頻電路是微波平面集成電路，采用懸置微帶線實現(xiàn)。