基板厚度为0. 508mm的 罗杰斯4350B基板上，射频电路制作在厚度为0. 127mm的罗杰斯5880基板上。射频信号 (fRF)从右端的射频输入端经单面鳍线8过渡和共面波导9传输后馈入至雪崩二极管D中； 本振信号（f J从左端的本振输入端2经过三平行耦合线隔直器3、双折叠微带紧凑谐振单 元A6和线性渐变低阻抗传输线7馈入至雪崩二极管中。本振信号（〇大约是射频信号 (f RF)的十六分之一。
[0020] 中频端电路与本振端电路相连，本振信号激励雪崩二极管产生的十六次谐波频率 分量（16f J与射频信号（fRF)在雪崩二极管中进行混频，混频得到的中频信号（fIF)经过本 振电路中的线性渐变低阻抗传输线7和双折叠微带紧凑谐振单元A6进入到中频电路，经过 双折叠微带紧凑谐振单元B5和一个隔直电容C，最终从中频输出端4输出。
[0021] 直流偏置电路1与中频电路相连。雪崩二极管所需要的偏置直流从直流偏置电路 1输入，经过一个扼流电感L，通过中频电路中的双折叠微带紧凑谐振单元B5、本振电路中 的双折叠微带紧凑谐振单元A6和线性渐变低阻抗传输线7,馈入雪崩二极管中，实现直流 偏置功能。
[0022] 直流偏置电路中的扼流电感L是为了抑制并防止中频电路中的中频信号（fIF)泄 漏至直流偏置电路1中。中频电路中的隔直电容C则是为了防止偏置直流泄漏到中频输出 端4。
[0023] 本振信号激励雪崩管产生能够达到毫米波频段的高次谐波（NfJ，除与射频信号 (f RF)进行混频的十六次谐波（16fJ外，雪崩二极管D产生的其它谐波频率（Nfui, N古16) 和与射频信号的混频分量N古16)则为空闲频率分量。位于雪崩二极管D左边 的双折叠微带紧凑谐振单元A6、B5利用其宽频段的阻带特性，能够最大程度的抑制雪崩二 极管D产生的谐波分量（NfJ和其与射频信号产生的混频频率分量（f RF±NfV。，N古16)。
[0024] 由于雪崩二极管产生的谐波频率（Nf J和与射频信号的混频分量（fRF±NfJ覆 盖了从微波到毫米波宽广的频率范围。位于雪崩二极管D左侧的双折叠微带紧凑谐振单元 A6,被设计为尽可能的对各次谐波频率（NfJ均有一定程度的抑制度，但同时也能低损耗 通过本振信号（f J和中频信号（fRF - 16f J。
[0025] 调整雪崩二极管D与双折叠微带紧凑谐振单元A6之间的距离，可以优化A6在射 频信号（f RF)和各次谐波频率（NfJ上所呈现出的电抗性负载，实现对这些频率信号的抑 制，防止射频信号（fRF)泄露到本振电路中，也可将各次谐波频率（NfJ反射回雪崩二极管 中，实现谐波频率的回收利用。
[0026] 同时本振电路中的三平行耦合线隔直器除了隔离直流并通过本振信号外，优化三 平行耦合线隔直器与双折叠微带紧凑谐振单元A6之间的距离，也可以对射频信号（f RF)和 各次谐波频率（NfJ实现一定的抑制。
[0027] 位于中频电路中的双折叠微带紧凑谐振单元B5,被设计为对本振信号（f J具有 很高的抑制度，防止本振信号泄漏到中频电路中；优化双折叠微带紧凑谐振单元B5与本振 电路中双折叠微带紧凑谐振单元A6之间的横向距离和纵向距离，还可实现对雪崩管产生 的各次谐波频率（NfJ和与射频信号的空闲混频分量（f RF±Nf J的抑制，但同时双折叠微 带紧凑谐振单元B5能够低损耗通过16次谐波混频的中频信号（fRF - 16f J。
[0028] 由于双折叠微带紧凑谐振单元（DCMRC)具有较宽的阻带频率范围和良好的 带外抑制度，能有效抑制雪崩管产生的谐波频率（NfJ和与射频信号的空闲混频分量 (fRF±Nf J，因此本发明的雪崩二极管十六次谐波混频器较传统毫米波四次谐波混频器能 够利用更高次数的谐波进行混频，并获得较低的变频损耗。
[0029] 如图2,本发明公开一种双折叠微带紧凑谐振单元（DCMRC)具体结构参数如表1所 /JX 〇
[0030] 表 1
[0031]
[0032] 从图3可以看出，如表1中各结构值构成的双折叠微带紧凑谐振单元（DCMRC)的 频率传输特性良好。
[0033] 从图4可以看出，本发明在IOOGHz附近的变频损耗很小，性能良好。
[0034]当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形 都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于雪崩二极管的毫米波及太赫兹十六次谐波混频器，其特征在于：射频信号 依次通过单面鳍线、共面波导输入，所述共面波导的输出端通过金带A连接雪崩二极管D的 管芯，所述雪崩二极管D的管芯还通过金带B连接线性渐变低阻抗传输线的大端，所述线性 渐变低阻抗传输线的小端通过微带传输线连接双折叠微带紧凑谐振单元A的一端，本振输 入端连接三平行耦合线隔直器输入端，所述三平行耦合线隔直器的一个分支连接双折叠微 带紧凑谐振单元A的另一端，其另一个分支通过微带高阻线连接双折叠微带紧凑谐振单元 B的一端，所述双折叠微带紧凑谐振单元B的另一端通过扼流电感L连接直流偏置电路，还 通过隔直电容C连接中频输出端，所述雪崩二极管的管芯D的阳极连接信号地GND。2. 根据权利要求1所述的基于雪崩二极管的毫米波及太赫兹十六次谐波混频器，其特 征在于：所述双折叠微带紧凑谐振单元A和双折叠微带紧凑谐振单元B相互平行。3. 根据权利要求1所述的基于雪崩二极管的毫米波及太赫兹十六次谐波混频器，其特 征在于：所述扼流电感L为微带贴片电感，所述隔直电容C为微带贴片电容。
【专利摘要】本发明公开了一种基于雪崩二极管的毫米波及太赫兹十六次谐波混频器，该谐波混频器以微带传输线和一只并联接地的雪崩二极管为基础，加上共面波导单面鳍线传输线、两段双折叠微带紧凑谐振单元(DCMRC)和一段三平行耦合线隔直器所组成，其两个分别工作在不同频率的双折叠微带紧凑谐振单元(DCMRC)组合，既能够有效提高本振与中频、本振与射频、中频与射频端口之间的隔离度，又能灵活调整对空闲谐波频率的终端电抗性负载。本发明使本振的工作频率大大降低，性能大大提高，成本有效降低。
【IPC分类】H03D7/16
【公开号】CN105162421
【申请号】CN201410260675
【发明人】赵明华, 李可, 樊勇, 朱忠博, 崔万照
【申请人】电子科技大学, 西安空间无线电技术研究所
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2014年6月12日