一種基于高低阻抗新型太赫茲倍頻器設計結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于太赫茲技術領域，特別是一種基于高低阻抗新型太赫茲倍頻器設計結構。
技術背景
[0002]傳統(tǒng)的基于高低阻抗太赫茲倍頻器一般由輸入波導、輸入波導-微帶過渡、輸入低通濾波器、直流偏置低通濾波器、輸入匹配電路、輸出匹配電路、輸出帶通濾波器、輸出微帶-波導過渡、輸出波導九個部分組成。這種結構的太赫茲倍頻器的工作原理為:輸入信號由輸入波導進入，由輸入波導-微帶過渡將波導TElO模式的信號過渡到微帶的TEM模式，同時直流反向偏置電壓由直流偏置低通濾波器加在輸入微帶上進行饋電，射頻信號及直流偏置經(jīng)過輸入低通濾波器及輸入匹配電路后加載到肖特基二極管上，利用二極管的非線性特性產(chǎn)生高次諧波信號實現(xiàn)倍頻；倍頻后的信號經(jīng)過輸出匹配電路和輸出帶通濾波器后，得到目標頻段的倍頻信號，最后由輸出微帶-波導過渡將微帶TEM模式過渡到波導TElO模式，最后由輸出波導輸出。
[0003]上述太赫茲倍頻器的結構缺陷主要在于，輸入低通濾波器實現(xiàn)輸入信號的濾波功能，而這個功能可以利用波導截至特性和輸入波導-微帶過渡的窗口通帶特性實現(xiàn)，功能是不具有必要性；同時，對信號的傳輸也有影響，輸入低通濾波器會增加信號傳輸?shù)碾娐窊p耗和降低電路工作帶寬。同樣的，輸出帶通濾波器實現(xiàn)輸出信號的濾波功能，而這個功能可以利用波導截至特性和輸出微帶-波導過渡的窗口通帶特性實現(xiàn)，功能上不具有必要性；同時，對信號的傳輸也有影響，輸出帶通濾波器會增加信號傳輸?shù)碾娐窊p耗和降低電路工作帶寬。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述技術問題，提供了一種基于高低阻抗的新型太赫茲倍頻器設計結構，可以在傳統(tǒng)電路基礎上，減少輸入低通濾波器和輸出帶通濾波器，利用波導截止特性和波導-微帶過渡結構的窗口通帶特性，實現(xiàn)倍頻功能；具有帶寬寬、損耗低、效率高、結構尺寸小的優(yōu)點，可廣泛應用于太赫茲倍頻器的設計。
[0005]本發(fā)明的技術方案如下:
一種基于高低阻抗新型太赫茲倍頻器設計結構，其特征在于:包括輸入電路和輸出電路，輸入電路包括輸入波導、輸入波導-微帶過渡、輸入匹配電路，輸出電路包括輸出波導、輸出微帶-波導過渡、輸出匹配電路；
所述輸入波導上安裝輸入波導-微帶過渡，輸入波導-微帶過渡的輸出線路分成兩路，一路接入偏置電壓(Vbias)，另一路連接輸入匹配電路；所述輸入匹配電路的輸出端通過肖特基二極管連接輸出匹配電路，輸出匹配電路連接至輸出波導上的輸出微帶-波導過渡。
[0006]輸入波導-微帶過渡的輸出線路分支通過直流偏置低通濾波器接入偏置電壓(Vbias)0
[0007]所述基于高低阻抗新型太赫茲倍頻器的工作原理如下:
在輸入電路部分:
首先，輸入信號由輸入波導進入，輸入信號為波導TElO模式；
然后，由輸入波導-微帶過渡將波導TElO模式的信號過渡到微帶TEM模式的信號，同時直流反向偏置電壓由直流偏置低通濾波器加在輸入匹配電路上進行饋電；
利用波導截止特性(即載波頻率低于波導的截至頻率，信號就不通過)及波導-微帶過渡的窗口通帶特性(即在非窗口通帶，信號被反射而不通過)，實現(xiàn)信號在目標頻率帶通，非目標頻率不通過，輸入信號及直流偏置電壓經(jīng)過輸入匹配電路后加載到肖特基二極管上，利用肖特基二極管的非線性特性，產(chǎn)生高次諧波實現(xiàn)倍頻(肖特基二極管的非線性特性即肖特基二極管能產(chǎn)生高次諧波，其中的二次諧波實現(xiàn)二次倍頻)，經(jīng)過肖特基二極管后得到倍頻后的信號；
在輸出電路部分:
利用輸出波導截止特性(即載波頻率低于波導的截至頻率，信號就不通過)及輸出微帶-波導過渡的窗口通帶特性(即在非窗口通帶，信號被反射而不通過)，實現(xiàn)信號在目標頻率帶通，非目標頻率不通過；倍頻后的信號經(jīng)過輸出匹配電路后，得到目標頻段的倍頻信號，倍頻信號最后由輸出微帶-波導過渡，將微帶TEM模式的信號過渡變化為波導TElO模式的信號，最后得到的波導TElO模式的信號由輸出波導輸出。
[0008]本發(fā)明的有益效果如下:
本發(fā)明在輸入端利用波導截止特性及波導-微帶過渡的窗口通帶特性實現(xiàn)輸入目標頻率帶通，在輸出端利用波導截止特性及波導-微帶過渡的窗口通帶特性實現(xiàn)輸出目標頻率帶通；并且本發(fā)明在輸入端輸出端均無濾波器，使得帶寬不受濾波器自身帶寬約束，避免了濾波器自身損耗的問題，可以有效降低損耗和減小尺寸。
【附圖說明】
[0009]圖1為傳統(tǒng)基于高低阻抗倍頻器電路的結構示意圖；
圖2為本發(fā)明的基于高低阻抗倍頻器電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0011]如圖2所示，一種基于高低阻抗新型太赫茲倍頻器設計結構包括輸入電路和輸出電路，輸入電路包括輸入波導、輸入波導-微帶過渡、輸入匹配電路，輸出電路包括輸出波導、輸出微帶-波導過渡、輸出匹配電路。
[0012]對于輸入電路:
所述輸入波導上安裝輸入波導-微帶過渡，輸入波導-微帶過渡的輸出線路分成兩路，一路接入偏置電壓(Vbias)，另一路連接輸入匹配電路；
對于輸出電路: 所述輸入匹配電路的輸出端通過肖特基二極管連接輸出匹配電路，輸出匹配電路連接至輸出波導上的輸出微帶-波導過渡。
[0013]輸入波導-微帶過渡的輸出線路分支通過直流偏置低通濾波器接入偏置電壓(Vbias)0
[0014]所述基于高低阻抗新型太赫茲倍頻器的工作原理如下:
在輸入電路部分:
首先，輸入信號由輸入波導進入，輸入信號為波導TElO模式；
然后，由輸入波導-微帶過渡將波導TElO模式的信號過渡到微帶TEM模式的信號，同時直流反向偏置電壓由直流偏置低通濾波器加在輸入匹配電路上進行饋電；
利用波導截止特性(即載波頻率低于波導的截至頻率，信號就不通過)及波導-微帶過渡的窗口通帶特性(即在非窗口通帶，信號被反射而不通過)，實現(xiàn)信號在目標頻率帶通，非目標頻率不通過，輸入信號及直流偏置電壓經(jīng)過輸入匹配電路后加載到肖特基二極管上，利用肖特基二極管的非線性特性，產(chǎn)生高次諧波實現(xiàn)倍頻(肖特基二極管的非線性特性即肖特基二極管能產(chǎn)生高次諧波，其中的二次諧波實現(xiàn)二次倍頻)，經(jīng)過肖特基二極管后得到倍頻后的信號；
在輸出電路部分:
利用輸出波導截止特性(即載波頻率低于波導的截至頻率，信號就不通過)及輸出微帶-波導過渡的窗口通帶特性(即在非窗口通帶，信號被反射而不通過)，實現(xiàn)信號在目標頻率帶通，非目標頻率不通過；倍頻后的信號經(jīng)過輸出匹配電路后，得到目標頻段的倍頻信號，倍頻信號最后由輸出微帶-波導過渡，將微帶TEM模式的信號過渡變化為波導TElO模式的信號，最后得到的波導TElO模式的信號由輸出波導輸出。
【主權項】
1.一種基于高低阻抗新型太赫茲倍頻器設計結構，其特征在于:包括輸入電路和輸出電路，輸入電路包括輸入波導、輸入波導-微帶過渡、輸入匹配電路，輸出電路包括輸出波導、輸出微帶-波導過渡、輸出匹配電路； 所述輸入波導上安裝輸入波導-微帶過渡，輸入波導-微帶過渡的輸出線路分成兩路，一路接入偏置電壓，另一路連接輸入匹配電路；所述輸入匹配電路的輸出端通過肖特基二極管連接輸出匹配電路，輸出匹配電路連接至輸出波導上的輸出微帶-波導過渡。2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于高低阻抗新型太赫茲倍頻器設計結構，其特征在于:所述輸入波導-微帶過渡的輸出線路分支通過直流偏置低通濾波器接入偏置電壓。3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于高低阻抗新型太赫茲倍頻器設計結構，其特征在于其工作原理如下: 在輸入電路部分: 首先，輸入信號由輸入波導進入，輸入信號為波導TElO模式； 然后，由輸入波導-微帶過渡將波導TElO模式的信號過渡到微帶TEM模式的信號，同時直流反向偏置電壓由直流偏置低通濾波器加在輸入匹配電路上進行饋電； 輸入信號及直流偏置電壓經(jīng)過輸入匹配電路后加載到肖特基二極管上，產(chǎn)生高次諧波實現(xiàn)倍頻，經(jīng)過肖特基二極管后得到倍頻后的信號； 在輸出電路部分: 倍頻后的信號經(jīng)過輸出匹配電路后，得到目標頻段的倍頻信號，倍頻信號最后由輸出微帶-波導過渡，將微帶TEM模式的信號過渡變化為波導TElO模式的信號，最后得到的波導TElO模式的信號由輸出波導輸出。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于高低阻抗新型太赫茲倍頻器設計結構，包括輸入波導、輸入波導-微帶過渡、輸入匹配電路、輸出波導、輸出微帶-波導過渡、輸出匹配電路；輸入波導上安裝輸入波導-微帶過渡，輸入波導-微帶過渡的輸出線路分成兩路，一路接入偏置電壓，另一路接輸入匹配電路；輸入匹配電路通過肖特基二極管連接輸出匹配電路，輸出匹配電路連接至輸出波導上的輸出微帶-波導過渡；本發(fā)明在輸入端利用波導截止特性及輸入波導-微帶過渡的窗口通帶特性實現(xiàn)輸入目標頻率帶通，在輸出端利用波導截止特性及輸出微帶-波導過渡的窗口通帶特性實現(xiàn)輸出目標頻率帶通；在輸入端輸出端均無濾波器，帶寬不受濾波器自身帶寬約束，可有效降低損耗和減小尺寸。
【IPC分類】H03B19/00
【公開號】CN104967409
【申請?zhí)枴緾N201510360534
【發(fā)明人】沈川, 何月, 王成, 陸彬, 鄧賢進, 李惠萍, 石向陽, 蔣均, 繆麗, 陳鵬
【申請人】中國工程物理研究院電子工程研究所
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月26日