[發(fā)明專利]一種太赫茲匹配濾波一體化的混頻器結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211037942.8
• 申請(qǐng)日: 2022-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN115498385B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張勇;代春玥;曾曉楠;張鐵笛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01P1/213
• 分類號(hào): H01P1/213
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 鄧?yán)?/td>

本發(fā)明公開一種太赫茲匹配濾波一體化的混頻器結(jié)構(gòu)，屬于太赫茲器件技術(shù)領(lǐng)域，包括依次設(shè)置的跳金絲中頻微帶線、中頻匹配濾波一體化微帶線、本振波導(dǎo)?微帶探針過渡結(jié)構(gòu)、本振匹配濾波一體化微帶線、二極管、射頻匹配電路、射頻波導(dǎo)?微帶探針過渡結(jié)構(gòu)和射頻接地電路。中頻匹配濾波一體化微帶線包括一段等寬的中頻匹配微帶線和至少一對(duì)對(duì)稱連接于中頻匹配微帶線兩側(cè)的中頻濾波枝節(jié)；本振匹配濾波一體化微帶線包括一段等寬的本振匹配微帶線和至少一對(duì)對(duì)稱連接于本振匹配微帶線兩側(cè)的本振濾波枝節(jié)。本發(fā)明極大簡化混頻器的電路結(jié)構(gòu)，提升電路集成度，可降低由微帶漸變結(jié)導(dǎo)致的傳輸損耗，減少電路長度，增加物理結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太赫茲器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種太赫茲匹配濾波一體化的混頻器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

太赫茲波是頻率范圍在0.1～10THz頻段的電磁波，在電磁波譜上處于微波與遠(yuǎn)紅外波之間，因此兼具微波與紅外波的特性，同時(shí)還有著自身獨(dú)特的性質(zhì)，在雷達(dá)對(duì)抗、電子信息、通信系統(tǒng)、安全監(jiān)測以及醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。隨著低頻電磁波頻譜資源占用率的不斷提高，開發(fā)太赫茲頻譜是解決頻譜資源日益緊張的有效方法。在太赫茲通信系統(tǒng)與太赫茲成像技術(shù)中，收發(fā)模塊是其關(guān)鍵所在。太赫茲混頻器能實(shí)現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換并產(chǎn)生新的頻率信號(hào)，是收發(fā)前端系統(tǒng)中的核心器件，其性能對(duì)整個(gè)收發(fā)系統(tǒng)有很大影響。

傳統(tǒng)的混頻器結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要包括跳金絲中頻微帶線、中頻低通濾波器、中頻匹配電路、本振波導(dǎo)-微帶探針過渡結(jié)構(gòu)、本振低通濾波器、本振匹配電路、二極管、射頻匹配電路、射頻波導(dǎo)-微帶探針過渡結(jié)構(gòu)和射頻接地電路。其中，中頻匹配電路與中頻低通濾波器分開設(shè)計(jì)，本振匹配電路與本振低通濾波器分開設(shè)計(jì)，這種實(shí)施方案不利于電路的集成度。中頻匹配電路與本振匹配電路往往采用多段微帶線實(shí)現(xiàn)，會(huì)引入更多的微帶漸變結(jié)損耗。同時(shí)分開設(shè)計(jì)匹配微帶線與濾波器結(jié)構(gòu)會(huì)大大增加電路尺寸與介質(zhì)基片的復(fù)雜度，從而帶來更多的傳輸損耗，增加介質(zhì)基片的物理結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性。介質(zhì)基片的電路越復(fù)雜越會(huì)增加仿真設(shè)計(jì)的難度，導(dǎo)致基于物理模型的仿真與實(shí)測的誤差越大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種太赫茲匹配濾波一體化的混頻器結(jié)構(gòu)，提升混頻電路的集成度，降低介質(zhì)基片因電路過長和多段微帶線間不連續(xù)性而引入的電路損耗。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種太赫茲匹配濾波一體化的混頻器結(jié)構(gòu)，包括依次設(shè)置的跳金絲中頻微帶線、本振波導(dǎo)-微帶探針過渡結(jié)構(gòu)、二極管、射頻匹配電路、射頻波導(dǎo)-微帶探針過渡結(jié)構(gòu)和射頻接地電路；其特征在于，

所述跳金絲中頻微帶線與本振波導(dǎo)-微帶探針過渡結(jié)構(gòu)之間還設(shè)置中頻匹配濾波一體化微帶線，所述中頻匹配濾波一體化微帶線包括一段等寬的中頻匹配微帶線，以及至少一對(duì)對(duì)稱連接于中頻匹配微帶線兩側(cè)的中頻濾波枝節(jié)；

所述本振波導(dǎo)-微帶探針過渡結(jié)構(gòu)與二極管之間還設(shè)置本振匹配濾波一體化微帶線，所述本振匹配濾波一體化微帶線包括一段等寬的本振匹配微帶線，以及至少一對(duì)對(duì)稱連接于本振匹配微帶線兩側(cè)的本振濾波枝節(jié)。

進(jìn)一步地，所述中頻濾波枝節(jié)和本振濾波枝節(jié)的形狀為L型。

進(jìn)一步地，所述中頻濾波枝節(jié)和本振濾波枝節(jié)的形狀為帶缺口的半包圍型，相比于L型，可以以更短的枝節(jié)長度實(shí)現(xiàn)同等的濾波性能。

進(jìn)一步地，所述中頻濾波枝節(jié)和本振濾波枝節(jié)的開口方向不限；優(yōu)選為，均朝向本振波導(dǎo)-微帶探針過渡結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述本振波導(dǎo)-微帶探針過渡結(jié)構(gòu)包括本振標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)，多級(jí)本振減高波導(dǎo)，以及位于多級(jí)本振減高波導(dǎo)中末級(jí)本振減高波導(dǎo)內(nèi)部的本振探針；本振探針的兩端分別與中頻匹配微帶線和本振匹配微帶線相連。

進(jìn)一步地，所述射頻波導(dǎo)-微帶探針過渡結(jié)構(gòu)包括射頻標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)，多級(jí)射頻減高波導(dǎo)，以及位于多級(jí)射頻減高波導(dǎo)中末級(jí)射頻減高波導(dǎo)內(nèi)部的射頻探針。