低本振功率諧波混頻器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及通信技術領域，具體涉及一種低本振功率諧波混頻器。
【背景技術】
[0002]混頻器作為微波毫米波雷達、制導、通信及測試儀器等系統的重要組成部分，一直是毫米波和太赫茲領域的重要研究課題。隨著各系統對工作帶寬、接收系統接收靈敏度以及探測距離等指標的要求不斷提高，對混頻器的變頻損耗和噪聲系數也提出了更高的要求。工作于微波、毫米波和太赫茲低端頻率的混頻器主要有基于MMIC工藝的有源混頻器和基于混合集成電路工藝的肖特基勢皇二極管混頻器兩種。
[0003]工作于毫米波頻段的有源MMIC混頻器采用有源器件HEMT或HBT作為混頻元件，可與本振或射頻放大器集成，并可實現變頻增益。但其工作頻率受限于半導體器件的截止頻率、電路結構復雜，且隨著頻率升高，有源混頻器也存在變頻損耗和噪聲系數指標迅速惡化、制作難度和成本急劇增加的固有缺陷。目前商用MMIC混頻器產品可以實現射頻頻率至毫米波頻段(約50GHz)的頻率覆蓋，50GHz以上產品多工作在較窄頻率范圍。
[0004]基于肖特基勢皇二極管的諧波混頻器原理框圖如圖1和圖2所示，該類型諧波混頻器具有易于實現寬帶工作的特點，由于采用串聯或反向并聯二極管對作為混頻元件，其中頻輸出電流包含本振奇次或偶次諧波頻率分量與射頻頻率分量的組合產物。該類型諧波混頻器由于需要足夠高的本振功率才能產生所需要的諧波分量與射頻信號混頻，根據傅里葉展開原理，混頻器諧波次數越高，產生的本振信號諧波分量功率越小，變頻損耗越大。為降低諧波混頻器變頻損耗，諧波次數應盡可能低，但低諧波次數意味著本振頻率的升高，本振的制作難度和成本隨之急劇升高。隨著混頻器工作頻率升高至毫米波頻率高端和太赫茲頻段，該類型混頻器因本振功率不足導致變頻損耗和噪聲系數指標迅速惡化。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是通過低本振功率諧波混頻器技術有效降低混頻器對本振功率的需求，從而可在較低本振功率驅動條件下實現較低的變頻損耗指標，在低本振功率下實現接收機低噪聲系數、高接收靈敏度。
[0006]為達上述目的，本發明實施例提供了一種低本振功率諧波混頻器，其包括:
[0007]一種低本振功率諧波混頻器，其特征在于，包括混頻二極管直流偏置電路以及低損耗本振中頻雙工器；其中，
[0008]所述混頻二極管直流偏置電路包括:兩只二極管結組成的二極管對(2)、呈對稱結構的2個低損耗薄膜電容(6)，由對稱結構的2個去耦電容(3)、2個平板電容(4)和2個高容值寬帶電容(5)組成的直流去耦濾波電路以及直流電阻偏置網絡(11);所述電容(6)、
(3)、(4)、(5)之間使用金線互聯；
[0009]所述二極管對(2)位于射頻輸入波導(I) 口內；
[0010]所述二極管對(2)中間焊盤安裝在本振上輸入端帶線上，兩側焊盤分別安裝在所述2個低損耗薄膜電容￠)下電極上，并與所述2個去耦電容(3)使用金線互聯；
[0011]低損耗薄膜電容(6)上電極與所述射頻輸入波導(I)上腔體連接；
[0012]電阻直流偏置網絡(11)分別與兩個高容值寬帶電容(5)互聯；
[0013]所述低損耗本振中頻雙工器包括順次連接的本振匹配濾波器(10)、本振輸入波導(8)至懸置帶線波導探針過渡電路(9)、以及中頻低通濾波器(7)。
[0014]其中，
[0015]所述本振輸入波導(8)為標準矩形波導，用于將108GHz-168GHz的寬頻帶本振信號接入，經波導探針過渡電路[9]低損耗的過渡至懸置帶線傳輸模式。
[0016]其中，
[0017]所述本振匹配濾波電路[10]用于實現懸置帶線與混頻二極管(2)之間的阻抗匹配，降低因阻抗失配引起的本振功率損失，然后輸入混頻二極管(2)參與混頻。
[0018]其中，
[0019]所述本振匹配濾波器(10)用于將混頻二極管上產生的本振諧波功率反射回二極管繼續參與混頻。
[0020]其中，
[0021]所述中頻低通濾波器(7)用于阻止本振信號向中頻端口泄漏；
[0022]其中，
[0023]所述低損耗本振中頻雙工器使用單片的硬質微帶電路制作。
[0024]其中，
[0025]所述電阻直流偏置網絡(11)用于將輸入的偏置電壓Vin轉換為組成二極管對(2)的兩只肖特基二極管結偏置電壓V+和V-。
[0026]上述技術方案具有如下有益效果:
[0027]與現有技術相比，本發明提出的325GHz-500GHz低本振功率諧波混頻技術可在低本振功率條件下實現低變頻損耗和噪聲系數性能，解決了現有方案技術指標和本振倍頻鏈路制作難度和成本的問題。本發明所提出的電路也可適用于其他標準矩形波導頻段。
【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1是奇次諧波混頻原理框圖；
[0030]圖2是偶次諧波混頻器原理框圖；
[0031]圖3是本發明低本振功率諧波混頻器的結構示意圖；
[0032]圖4是本發明電阻直流偏置網絡的電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0034]325GHz?500GHz頻段太赫茲諧波混頻器現有產品基于肖特基勢皇二極管實現，主要有分諧波混頻器和高次諧波混頻器兩種。325GHz?500GHz高次諧波混頻器本振頻率低于40GHz，具有本振易于實現、成本較低的優點，缺點是變頻損耗和噪聲系數大。325GHz?500GHz分諧波混頻器具有優異的變頻損耗和噪聲系數指標，但需要提供較大功率的162GHz?250GHz本振信號，本振倍頻鏈路實現極為困難且成本高昂。
[0035]本發明通過對太赫茲混頻技術的深入分析和研究，提出了一種新型的太赫茲低損耗諧波混頻技術，可有效降低諧波混頻器對本振功率的需求。采用該技術實現的325GHz-500GHz諧波混頻器使用串聯二極管對作為混頻元件，工作于三次諧波混頻模式，本振頻率108GHz?168GHz，此頻段本振倍頻鏈路較為成熟且成本相對較低。同時，串聯二極管對易于增加直流偏置，從而降低諧波混頻器對本振功率的需求，使得本振通路的制作難度和成本大大降低。
[0036]因此，采用該技術制作的325GHz-500GHz低本振功率諧波混頻器可在較低本振功率條件下實現低變頻損耗和低噪聲系數指標，可更好的滿足各接收系統的要求。同時由于需求的本振功率較低，本振倍頻鏈路制作難度和成本大大降低。
[0037]以下將通過具體實例對本發明進行進一步闡釋:
[0038]實施例一
[0039]圖3是本發明低本振功率諧波混頻器的結構圖，如圖所示，包括混頻二極管直流偏置電路以及低損耗本振中頻雙工器；其中，二極管對兩側焊盤所連接電路完全對稱，具體結構包括:兩只二極管結組成的二極管對(2)、呈對稱結構的2個低損耗薄膜電容(6)，由對稱結構的2個去耦電容(3)、2個平板電容(4)和2個高容值寬帶電容(5)組成的直流去耦濾波電路以及直流電阻偏置網絡(11);所述電容(6)、(3)、(4)、(5)之間使用金線互聯；
[0040]所述二極管對(2)位于射頻輸入波導(I) 口內，射頻信號可直接耦合到二極管對上，從而可減少因電路過渡帶來的射頻功率損失；本振和中頻信號經低損耗本振中頻雙工器實現分離傳