[發明專利]一種基于混合微帶/槽線的平衡式三倍頻器

有效

• 申請號: 202011118700.2
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112350670B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 張勇;吳成凱;張博;曹天豪;徐躍杭
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03B19/14
• 分類號: H03B19/14
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

本發明提供一種基于混合微帶/槽線的平衡式三倍頻器，屬于倍頻器電路設計技術領域。針對目前基于傳統微帶型平衡式三倍頻器倍頻效率普遍不高的現狀，本發明創造性地提出在傳統微帶型平衡式三倍頻器結構的基礎上，引入混合微帶/槽線結構，使得二極管回路中的二次諧波可以沿著槽線傳輸至外部電路，從而可以通過槽線對二次諧波的嵌入阻抗進行獨立控制。通過合適的參數設置，可以降低二次諧波的轉化能力，從而間接提高三次諧波的轉化效率和輸出功率。本發明結構簡單，與傳統電路的制造工藝相同，可以有效的提升平衡式三倍頻器的倍頻效率和輸出功率，同時有利于縮短基片長度，在毫米波及太赫茲頻段高效、高功率倍頻源的設計中具有很好的應用價值。

技術領域

本發明屬于倍頻器電路設計技術領域，具體涉及一種基于混合微帶/槽線的平衡式三倍頻器。

背景技術

太赫茲技術在寬帶通信、醫學成像、安全檢查、天文探測等領域具有廣闊的應用前景，近年來逐漸成為科學研究的熱點，但目前由于缺乏高效、穩定的太赫茲源限制了太赫茲技術的進一步發展。平面肖特基二極管因其截止頻率高，可以室溫工作，且寄生參數較低，所以當前獲取太赫茲波的主流方式是基于平面肖特基二極管的固態倍頻源。倍頻器是將低頻的微波毫米波通過二極管的非線性效應將頻率倍增到輸入基波的N次諧波，一般倍頻次數越高，效率越低，所以，基于肖特基二極管的倍頻器一般是常見的二倍頻和三倍頻。在設計倍頻器的時候，往往采用平衡式的結構來降低設計的難度。比如，在二倍頻器的設計中，常常采用Erikson式的平衡式結構，其輸出電路中只有偶次諧波輸出，而沒有奇次諧波輸出；而且輸入和輸出電路之間實現了模式隔離，從而不需要額外的濾波器來實現基波和二次諧波的分離。三倍頻器也有常用的微帶平衡式結構，即同向串聯的二極管加載于微帶線兩側，輸出電路中只有奇次諧波輸出，而沒有偶次諧波輸出，偶次諧波被限制在二極管回路中。從諧波控制的角度來看，平衡式三倍頻器沒有偶次諧波輸出，也就不能對偶次諧波，特別是二次諧波的嵌入阻抗進行控制。而且，目前大量已經設計的平衡式三倍頻器的效率普遍不高，處于行業領先地位美國VDI、德國ACST，英國Teratech等公司設計的三倍頻的最高效率也基本上不超過20％。除了受限制于二極管本身的諧波轉化能力、偏置條件以及外部匹配等因素以外，在很大程度上受限制于傳統的平衡式三倍頻器結構中不能對二次諧波的嵌入阻抗進行有效控制。

發明內容

針對背景技術所存在的問題，本發明的目的在于提供一種基于混合微帶/槽線的平衡式三倍頻器。該三倍頻器在傳統微帶型平衡式三倍頻器結構的基礎上，引入混合微帶/槽線結構，使得二極管回路中的二次諧波可以沿著槽線傳輸至外部電路，從而可以通過槽線對二次諧波進行獨立控制，并同時對輸入端的三次諧波和輸出端的基波施加相應控制，從而極大地提高倍頻器的轉化效率和輸出功率。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：