一种多模的肖特基倍频结构的制作方法

本发明属于太赫兹频段肖特基二极管倍频器设计领域，特别是一种多模的肖特基倍频结构。

背景技术：

多模式、多频带的毫米波产品在移动通信、雷达系统等领域拥有广泛的应用。多通带天线、滤波器、放大器等器件在当前有巨大的发展。而当前主流的肖特基倍频器电路属于单频带的电路设计，利用电路的特性实现二次谐波或者三次谐波的功率输出。

传统的平衡式二倍频器采用并联二极管和传输线的模式隔离实现奇次谐波的抑制和二次谐波的输出，如图1所示。类似的，传统的三倍频器几乎也是采用电路抑制偶次谐波，实现单一的奇次谐波输出。但是，这种单一输出的倍频电路在需要多路本振信号时会使链路成倍增加，使得电路的体积、复杂度和成本成倍增加。

技术实现要素：

本发明为克服上述技术缺陷，提出了一种多模的肖特基倍频结构，利用该结构并未简单地进行奇次或偶次谐波抑制，而是给二次谐波和三次谐波提供了不同的输出路径，使得该倍频器电路同时具备二次谐波和三次谐波的输出端口，实现二次谐波和三次谐波同时输出的多模工作模式，从而可以获得同源的二次谐波和三次谐波。

本发明的技术方案如下：

一种多模的肖特基倍频结构，其特征在于：包括输入波导匹配结构、t形悬置微带电路以及输出探针结构；

所述输入波导匹配结构，用于对电路输入阻抗进行匹配；

所述t形悬置微带电路包含悬置微带t型结电路和阻抗匹配电路，悬置微带t型结电路分叉处的微带线上粘接有相对的两个肖特基二极管，所述两个肖特基二极管包括第一个二极管和第二个二极管；其中，第一个二极管的一端接地，第二个二极管的一端在微带线上通过开路枝节线虚拟接地；所述悬置微带t型结用于将两个肖特基二极管的二次谐波沿阻抗匹配电路方向分流输出，将两个肖特基二极管的三次谐波沿开路枝节线分流输出。

所述输入波导匹配结构的波导选用铝或者铜等金属加工。

所述输入波导匹配结构的波导为te10模式。

所述t形悬置微带电路的阻抗匹配段的微带线上仅有准tem模式。

所述微带线可以选择石英、氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷等薄膜基板加工，基片厚度越薄越好。

所述第二个肖特基二极管按照与第一个肖特基二极管相同的极性粘接在微带线上，所述两个肖特基二极管的管结朝向相同。

同时，所述两个肖特基二极管位于输入波导短路面1/4波长附件。

进一步的，所述肖特基二极管可以采用传统导电胶粘接工艺或者焊接工艺实现。

所述输出探针结构采用集成直流馈电端口；或者，在保证对寄生谐波的抑制性的前提下，通过金丝跳线实现直流通路。

通过上述结构设计的肖特基倍频结构，其主要的工作原理为：

输入的电磁波在波导中工作在te10模式，经过肖特基二极管对后激励出各次谐波然后肖特基二极管的二次谐波和三次谐波在t型结处分为两路。

本发明的有益效果如下：

本发明利用倍频电路的本征抑制性来实现二次谐波和三次谐波同时输出的倍频电路结构，具体利用电路本身具备的谐波抑制特性省略掉输出端繁琐的匹配滤波电路，进而降低消耗在匹配滤波电路中的功率；然后，利用电路的双频带输出的特性能够极大地简化链路复杂度和成本，为通信、成像应用领域提供同源的二次、三次谐波。

附图说明

图1为传统的平衡式二倍频器结构示意图。

图2为本发明的电路结构示意图。

具体实施方式

一种多模的肖特基倍频结构，如图2所示，一种多模的肖特基倍频结构，包括输入波导匹配结构、t形悬置微带电路以及输出探针结构。

所述输入波导匹配结构，用于对电路输入阻抗进行匹配。

所述t形悬置微带电路包含悬置微带t型结电路和阻抗匹配电路。

所述是悬置微带t型结电路上设置有相对的两个肖特基二极管，分别是第一个二极管和第二个二极管。

其中，第一个二极管的一端粘接在微带线上，另一端接地；第二个二极管的一端粘接在微带线的分叉处，另一端在微带线上通过开路枝节线虚拟接地。

所述悬置微带t型结用于将两个肖特基二极管的二次谐波沿阻抗匹配电路方向分流，将两个肖特基二极管的三次谐波沿开路枝节线分流，分成两路输出。

所述波导匹配结构对电路输入阻抗进行匹配，该波导可选用铝、铜等金属加工。

所述两个肖特基二极管位于t型悬置微带电路分叉处，也在输入波导短路面1/4波长附件，二极管管结朝向相同。进一步的，所述肖特基二极管可以采用传统导电胶粘接工艺或者焊接工艺实现。

所述的输出探针结构采用集成直流馈电端口，也可以通过金丝跳线实现直流通路，前提是保证对寄生谐波的抑制性。

所述微带线可以选择石英、氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷等薄膜基板加工，基片厚度越薄越好。

在上述结构中，输入的电磁波在波导中工作在te10模式，经过二极管对后激励出各次谐波。其中最主要的二次谐波和三次谐波的场方向如图2所示，并且二次和三次谐波在t型结处分为两路。因为在区域1中的悬置微带线仅有准tem模式，与二次谐波的场模式一致且抑制三次谐波，因此二次谐波将按照区域1的路径传递输出。而三次谐波将按照区域2的路径传递输出（二次谐波在此路本征抑制）。因此，电路本身的奇偶模式分流方式使倍频器电路中的二次、三次谐波按照不同的路径输出，实现了二次、三次谐波同时输出的双模倍频器电路。

根据上述实施例可以看出，本发明的倍频电路结构和传统结构（图2和图1）相比，可以看出：

（1）平衡性不同：图1所示的传统平衡式倍频器电路，其利用的是波导场模式和悬置微带场模式的模式隔离来实现奇次谐波抑制的，其本质上是单模的平衡式结构；而图2所示的本发明电路结构，是利用波导模式和微带模式隔离来实现二次谐波通道的奇次谐波抑制，并通过二极管对实现三次谐波通道的偶次谐波抑制，从本质上来说是多模的平衡式结构。

（2）输出模式不同：图1电路使用单模平衡式结构，仅仅能够输出二次谐波的工作频带，属于单模式工作状态；图2所示的本发明电路结构，同一个模块能够同时产生二次和三次谐波信号，输出信号具有两种模式，属于上模式工作状态。

技术特征：

1.一种多模的肖特基倍频结构，其特征在于：包括输入波导匹配结构、t形悬置微带电路以及输出探针结构；

所述输入波导匹配结构，用于对电路输入阻抗进行匹配；

所述t形悬置微带电路包含悬置微带t型结电路和阻抗匹配电路，悬置微带t型结电路分叉处的微带线上粘接有相对的两个肖特基二极管，所述两个肖特基二极管包括第一个二极管和第二个二极管；其中，第一个二极管的一端接地，第二个二极管的一端在微带线上通过开路枝节线虚拟接地；所述悬置微带t型结用于将两个肖特基二极管的二次谐波沿阻抗匹配电路方向分流输出，将两个肖特基二极管的三次谐波沿开路枝节线分流输出。

2.根据权利要求1所述的一种多模的肖特基倍频结构，其特征在于：所述输入波导匹配结构的波导选用铝或者铜。

3.根据权利要求1所述的一种多模的肖特基倍频结构，其特征在于：所述输入波导匹配结构的波导为te10模式。

4.根据权利要求1所述的一种多模的肖特基倍频结构，其特征在于：所述t形悬置微带电路的阻抗匹配段的微带线上仅有准tem模式。

5.根据权利要求1所述的一种多模的肖特基倍频结构，其特征在于：所述微带线的材质为石英、或者氧化铝陶瓷、或者氮化铝陶瓷。

6.根据权利要求1所述的一种多模的肖特基倍频结构，其特征在于：所述第二个肖特基二极管按照与第一个肖特基二极管相同的极性粘接在微带线上，所述两个肖特基二极管的管结朝向相同。

7.根据权利要求1或6所述的一种多模的肖特基倍频结构，其特征在于：所述两个肖特基二极管位于输入波导短路面1/4波长附件。

8.根据权利要求1所述的一种多模的肖特基倍频结构，其特征在于：所述输出探针结构采用集成直流馈电端口。

9.根据权利要求1所述的一种多模的肖特基倍频结构，其特征在于：所述输出探针结构通过金丝跳线实现直流通路。

技术总结
本发明公开了一种多模的肖特基倍频结构，包括输入波导匹配结构、两个肖特基二极管、T形悬置微带电路以及输出探针结构；波导匹配结构用于对电路输入阻抗进行匹配，所述两个肖特基二极管分别相对粘接至T型悬置微带电路分叉处的微带线上；悬置微带电路包含阻抗匹配电路和悬置微带T型结，通过悬置微带T型结将肖特基二极管的二次谐波和三次谐波分流，分成两路输出。本发明利用谐波抑制特性能够省略掉输出端繁琐的匹配滤波电路，进而降低消耗在匹配滤波电路中的功率；其次是电路的双频带输出的特性能够极大地简化链路复杂度和成本，为通信、成像应用领域提供同源的二次、三次谐波。

技术研发人员：田遥岭;何月;蒋均;黄昆;陈鹏;李理;岑冀娜
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院电子工程研究所
技术研发日：2020.04.07
技术公布日：2020.07.07