一種超寬帶頻段合成電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超寬帶頻段合成電路。
【背景技術】
[0002]隨著測試技術的不斷發(fā)展，對于微波測試儀器的要求是工作頻率越來越高，工作頻段越來越寬，目前采用同軸輸出的微波測試儀器的工作頻率高端要求已經達到70GHz，頻段低端要求也達到250kHz，輸出功率要求達到+20dBm以上（低頻的輸入功率可達+30dBm)，信號通路的諧波要求達到60dBc以上，如此寬頻帶的射頻信號難以直接產生和處理，必須通過先分段后合成的方式來實現，這就給頻段合成電路的工作帶寬、承受功率、傳輸損耗提供了很高的要求。現有技術采用電子開關來實現頻段合成，工作頻段很難滿足250kHz-70GHz的帶寬需求，同時電子開關的壓縮點比較低（受制于半導體特性，100MHz以下的低頻壓縮點很低，大多數產品僅給出100MHz以上的壓縮點指標），如果輸入功率超過壓縮點，就會導致傳輸信號的功率特性和頻譜純度受到極大影響。因此如何在測試儀器的輸出端將各個頻段的信號進行如此寬帶的合成輸出、并且能夠承受較大的輸入功率是目前面臨的一個難點。
[0003]寬帶頻段合成技術是實現寬帶信號發(fā)生的關鍵技術，多用于寬帶測試儀器中，如何在信號通路的后端將分頻段處理的信號合成為寬頻段輸出信號、盡量少的減少功率損耗和信號頻譜惡化，是頻段合成技術面臨的主要問題。
[0004]現有技術主要是通過電子開關來實現寬帶頻段合成，一種技術是采用場效應管實現的麗1C開關，其工作原理是采用多個場效應管的通斷來實現頻段合成，原理框圖如5所示，兩個頻段的信號分別從D1端口和D2端口輸入，在D3端口合成后輸出。它的特點是受制于場效應管的半導體自身特性，壓縮點一般，工作帶寬也難以做的很寬，要達到250KHz-70GHz全頻段工作帶寬，管子的尺寸和寄生參數要做的很小，工藝水平要求極高，但是過小的管子尺寸會降低其承受功率，帶寬和功率指標難以兼容?，F在僅有美國是德公司的1CG6-8054—款開關芯片達到了 250kHz-70GHz帶寬要求，其余最高頻率僅工作到50GHz，其主要技術性能見圖6所示，該開關的ldB壓縮點（P-ldB)在100MHz-70GHz頻段為+15dBm，50GHz的傳輸損耗為2. 6dB, 70GHz的傳輸損耗未給出。該技術可以滿足低功率下的寬帶頻段合成。
[0005]另外一種技術是采用PIN 二極管的MMIC開關實現，兩個頻段的信號分別從E1端口和E2端口輸入，在E3端口合成后輸出。其原理圖如圖7和圖8所示：該技術采用了 PIN二極管串并聯方式來擴展帶寬，其承受功率主要由串聯的二極管燒毀功率決定，功率特性稍好于場效應二極管開關，其實現的難度也是帶寬不夠，承受功率有限，要達到70GHz的使用頻率，PIN 二極管必須要有很小的寄生參數才能實現，對半導體工藝的要求也極高，但是隨著管子使用頻率的提高，必然會帶來尺寸的減小和管子的功率容量的降低，難以同時滿足目前的實際需求。目前最好的寬帶PIN開關為MA-C0M公司的產品，為了獲得良好的寬帶特性，此開關采用了特殊的砷化鋁鉀工藝，覆蓋了 50MHz-50GHz的工作頻率范圍，頻率上限可以擴展到70GHz，但性能指標不能保證；最大燒毀功率(遠大于P ldB)為+23dm，承受功率一般。該技術方式可以滿足50MHz-50GHz的低功率頻段合成。
[0006]第一種技術是采用場效應管實現的麗IC開關實現頻段合成，其頻率范圍基本滿足250kHz-70GHz的頻段合成要求，但是其缺點是壓縮點比較低，頻率高端損耗較大。100MHz-70GHz頻段的Ρ-ldB為+15dBm(100MHz以下壓縮點更低)，當輸入功率接近+15dBm時，會帶來諧波特性急劇惡化，因此只能用于小功率寬帶頻段合成的場合；并且其傳輸損耗隨著工作頻率的增加而逐漸增大，在50GHz為2.6dB，70GHz約為4dB，高端損耗較大。
[0007]第二種技術是采用PIN 二極管MMIC開關實現頻段合成，目前最好的寬帶開關工作頻率為50MHz-50GHz，頻率最高勉強可以擴展到70GHz，但是其插入損耗指標無法保證，同時其頻率低端只能到50MHz，50MHz以下頻段無法工作，此技術僅能勉強滿足50MHz-70GHz的頻段合成場合，帶寬無法全部覆蓋到250KHz-70GHz帶寬。在功率方面，該技術未給出50MHz-50GHz頻段P-1dB指標，僅給出燒毀功率為+23dm，按照技術原理推斷P-1dB遠低于+23dm，采用該技術超過+23dBm將造成開關燒毀，承受功率有限；在傳輸損耗方面僅在50GHz頻段以下給出了性能指標，50GHz-70GHz頻段沒有給出具體指標。因此采用該技術既無法滿足帶寬要求，也無法滿足輸入功率較大的頻段合成場合，其主要缺點是頻帶不夠寬、承受功率不夠尚，尚頻損耗大。
[0008]綜上所述，采用現有的兩種技術都無法全部滿足250kHz-70GHz頻段合成電路對于帶寬和輸入功率的要求，并且其傳輸損耗隨頻率升高而增大，高端損耗大。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種能夠滿足250KHz-70GHz頻段合成帶寬要求、承受功率較大、頻率高端損耗小于傳統(tǒng)方法，節(jié)約高端功率的超寬帶頻段合成電路。
[0010]為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0011]一種超寬帶頻段合成電路，包括直通通路和耦合通路，所述直通通路兩端設置有低頻段輸入端口和合成輸出端口，所述耦合通路兩端設置有高頻段輸入端口和負載端口，所述直通通路和耦合通路由微帶線組成，所述微帶線由陶瓷片或白寶石片制成，所述微帶線厚度和寬度均為0.127mm，所述微帶線之間耦合縫隙為0.127mm。
[0012]作為優(yōu)選，所述陶瓷片和白寶石片介電常數為9.6-9.9。
[0013]作為優(yōu)選，所述超寬帶頻段合成電路適用于250KHz-70GHz超寬帶頻段合成。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:
[0015]I)工作頻帶寬:能夠實現250KHz-70GHz測試儀器超寬帶頻段合成功能，頻段合成的頻率分段點可通過耦合微帶的長度調整；
[0016]2)承受功率大:由于微帶線結構未采用有源電路，其承受功率主要由組成電路的微帶電路實現，承受功率優(yōu)于寬帶PIN開關和場效應管開關，很難惡化輸出信號的諧雜波，信號的頻譜純度經過該電路后能夠得到保持。
[0017]3)具有較低的高頻功率損耗:頻段合成電路的高頻段損耗隨頻率的升高而減小，能夠減少高頻段輸出功率的傳輸損耗。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明一種超寬帶頻段合成電路的結構示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明一種超寬帶頻段合成電路35GHz頻段合成電路性能指標特性圖。
[0020]圖3為本發(fā)