一種用于基波混頻的非線性傳輸線梳狀波發生電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及信號源領域，特別涉及一種用于基波混頻的非線性傳輸線梳狀波發生 電路。
【背景技術】
[0002] 隨著現代雷達和無線電通信技術等的發展，各種電子設備對其內部應用或系統測 試使用的頻率合成器不斷提出更高的要求，其中重要的一點就是要有優良的相位噪聲特 性。目前鎖相環路中采用基波混頻的方式可以有效的抑制相位噪聲，要實現基波混頻的核 心模塊就是具有低相位噪聲特性的梳狀波發生器。
[0003]例如，高次倍頻信號（N> 5)的產生，通常是將梳狀譜發生器產生的梳狀頻譜進行 帶通濾波而成，目前大多數的梳狀譜發生器是利用階躍恢復二極管的非線性電抗特性或利 用雙極性晶體管的非線性電阻特性實現的。
[0004] 上述兩種方法的缺點是電路調試復雜，第一種方法中的階躍管是一種高度非線性 的元件，很容易引起電路自激和振蕩，因此在實際工作中需要仔細調試。第二種方法中工作 于雪崩區的晶體管，易產生雪崩振蕩，并且只能工作在較低頻率，應用范圍受限。
[0005] 而且，由于工藝和半導體摻雜技術的限制，階躍恢復二極管快沿脈沖整形技術的 輸出脈沖的最快上升沿局限在幾十個皮秒量級，很難進一步提高，其脈沖幅度受到限制，通 常為毫伏級。
[0006] 非線性傳輸線（NLTLs)是一種在傳輸線上連續或者周期式的加載非線性元素的 結構。基于非線性傳輸線和孤子波理論，利用非線性傳輸線上孤子波的分解特性，實現了梳 狀譜產生，其電路結構簡單、設計結果同理論分析相對吻合，調試簡單，其實現頻譜很寬，有 很強的實用價值。
[0007]目前利用非線性傳輸線理論實現的梳狀波發生器多采用的是介電常數和磁導率 均為負數的左手材料，其目的是追求THz的諧波頻率，其結構如圖1所示，整個網絡頻響特 性呈現高通特性，而實際應用中需要3-lOGHz的諧波，因此并不符合低噪聲基波混頻梳狀 波發生器的要求。
【發明內容】
[0008] 為解決現有技術中的不足，本發明提出一種用于基波混頻的非線性傳輸線梳狀波 發生電路。
[0009] 本發明的技術方案是這樣實現的：
[0010] -種用于基波混頻的非線性傳輸線梳狀波發生電路，在射頻印制板上設計均勻無 損傳輸線，并根據上升沿壓縮的參數要求選擇變容器件均勻的接入傳輸線，模擬非線性傳 輸線特性，實現梳狀波發生功能。
[0011] 可選地，用反向偏置的肖特基二極管作為變容器件，等間距的嵌入均勻無損傳輸 線中。
[0012] 可選地，選擇合適的肖特基二極管，并計算得到均勻無損傳輸線的特征阻抗和二 極管嵌入間距，作為變容器件的肖特基二極管等效為極間電容Cd和串聯電阻Rd，分段傳輸 線等效為單節傳輸線電感Q與電容Ci組成的LC回路；
[0013] 肖特基二極管自身的截止頻率f。，非線性傳輸線截止頻率fg和輸出脈沖的高端截 止頻率的計算方式如下：
[0016] fc、fg、^之間滿足：
[0014]
[0015]
[0017]
[0018] 可選地，使用的電感是電感元器件。
[0019] 可選地，使用的電感是微帶線。
[0020] 可選地，使用的變容二極管的梯度因子為m= 0. 5,并且截止頻率大于45G。
[0021] 本發明的有益效果是：
[0022] (1)利用非線性傳輸線技術作為基波混頻的梳狀波發生模塊，結構簡單，易于設計 和調試；
[0023] (2)工程化實現只需要在印制板上就可完成，并且不需要其他芯片，成本低，有很 高的實用價值；
[0024] (3)有很好的脈沖整形特性，能夠方便產生低噪聲高質量的高次諧波信號。
【附圖說明】
[0025] 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性的前提下，還可 以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0026] 圖1為利用非線性傳輸線理論實現的梳狀波發生器原理圖；
[0027] 圖2a為本發明用于基波混頻的非線性傳輸線梳狀波發生電路的原理圖；
[0028] 圖2b為本發明用于基波混頻的非線性傳輸線梳狀波發生電路的等效原理圖。
【具體實施方式】
[0029] 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作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。
[0030] 本發明基于通用靈活的設計思想，采用非線性傳輸線技術實現鎖相環基波混頻電 路中的梳狀波發生器模塊，非線性傳輸線工程化實現方法是在射頻印制板上設計均勻無損 傳輸線，并根據上升沿壓縮的參數要求選擇適當的變容器件均勻的接入傳輸線，從而模擬 非線性傳輸線特性，實現一定范圍的梳狀波發生功能，靈活選擇變容器件和具有不同介電 常數的基材作為印制板板材，其選擇范圍均是成品，以保證低成本和短周期。本發明的結構 簡單穩定，便于調試，具有較高實用價值。
[0031] 本發明用于基波混頻的非線性傳輸線梳狀波發生電路，用反向偏置的肖特基二極 管作為變容器件，等間距的嵌入均勻無損傳輸線中，其示意圖與等效電路分別如圖2中（a) 和（b)所示。
[0032] 工程化設計的目的是在滿足工程化條件的前提下，選擇合適的肖特基二極管，并 計算得到均勻無損傳輸線的特征阻抗和二極管嵌入間距。在如圖2所示的非線性傳輸線 中，作為變容器件的肖特基二極管等效為極間電容Cd和串聯電阻Rd，分段傳輸線等效為單 節傳輸線電感Q與電容Ci組成的LC回路。
[0033]肖特基二極管自身的截止頻率f。，非線性傳輸線截止頻率fg和輸出脈沖的高端截 止頻率的計算方式如下：
[0034]
[0035]
[0036] 它們之間滿足：
[0037]
[0038] 本發明利用非線性傳輸線技術，產生輸入信號低相位噪聲的高次諧波，輸入信號 為100-800MHZ信號，產生諧波范圍是3-12GHZ。
[0039] 本發明非線性傳輸線中使用的電感可以是電感元器件，也可以用微帶線替代，具 體參數取決于印制板的材料，輸入信號和所需要的諧波頻率。
[0040] 本發明非線性傳輸線使用的變容二極管的梯度因子為m= 0. 5,并且截止頻率大 于 45G。
[0041] 本發明利用非線性傳輸線技術作為基波混頻的梳狀波發生模塊，結構簡單，易于 設計和調試；工程化實現只需要在印制板上就可完成，并且不需要其他芯片，成本低，有很 高的實用價值；而且，有很好的脈沖整形特性，能夠方便產生低噪聲高質量的高次諧波信 號。
[0042] 以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種用于基波混頻的非線性傳輸線梳狀波發生電路，其特征在于，在射頻印制板上 設計均勻無損傳輸線，并根據上升沿壓縮的參數要求選擇變容器件均勻的接入傳輸線，模 擬非線性傳輸線特性，實現梳狀波發生功能。2. 如權利要求1所述的用于基波混頻的非線性傳輸線梳狀波發生電路，其特征在于， 用反向偏置的肖特基二極管作為變容器件，等間距的嵌入均勻無損傳輸線中。3. 如權利要求1所述的用于基波混頻的非線性傳輸線梳狀波發生電路，其特征在于， 選擇合適的肖特基二極管，并計算得到均勻無損傳輸線的特征阻抗和二極管嵌入間距，作 為變容器件的肖特基二極管等效為極間電容心和串聯電阻Rd，分段傳輸線等效為單節傳輸 線電感Q與電容Ci組成的LC回路； 肖特基二極管自身的截止頻率f。，非線性傳輸線截止頻率fg和輸出脈沖的高端截止頻 率匕#的計算方式如下：4. 如權利要求3所述的用于基波混頻的非線性傳輸線梳狀波發生電路，其特征在于， 使用的電感是電感元器件。5. 如權利要求3所述的用于基波混頻的非線性傳輸線梳狀波發生電路，其特征在于， 使用的電感是微帶線。6. 如權利要求3所述的用于基波混頻的非線性傳輸線梳狀波發生電路，其特征在于， 使用的變容二極管的梯度因子為m= 0. 5,并且截止頻率大于45G。
【專利摘要】本發明提出了一種用于基波混頻的非線性傳輸線梳狀波發生電路，在射頻印制板上設計均勻無損傳輸線，并根據上升沿壓縮的參數要求選擇變容器件均勻的接入傳輸線，模擬非線性傳輸線特性，實現梳狀波發生功能。本發明利用非線性傳輸線技術作為基波混頻的梳狀波發生模塊，結構簡單，易于設計和調試；工程化實現只需要在印制板上就可完成，并且不需要其他芯片，成本低，有很高的實用價值；而且，有很好的脈沖整形特性，能夠方便產生低噪聲高質量的高次諧波信號。
【IPC分類】H03B5/20
【公開號】CN105305963
【申請號】CN201510793838
【發明人】周帥, 樊曉騰, 劉亮, 何攀峰, 范吉偉
【申請人】中國電子科技集團公司第四十一研究所
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月11日