基于分布式螺旋电感的非线性传输线和通讯电路的制作方法

本发明属于微波电路，尤其是一种基于分布式螺旋电感的非线性传输线和通讯电路。

背景技术：

1、在电子频率合成这一研究方向中，通常用非线性传输线产生超低相位噪声频率源。非线性传输线能将单一频率f0的信号转变为频域上丰富的谐波，即n*f0的谱线，n取正整数，可高达60-100(甚至更高)，在频域上看起来像“梳子”——它由此又得名梳状谱发生器，非线性传输线属于梳状谱发生器的一种类型。

2、非线性传输线是基于变容二极管技术的多级l、c级联，l是电感，c是变容二极管。在时域上，它让越高于或越低于偏置电压的信号传输得越快，从而时域波形越来越陡峭，频域上产生大量的谐波。业界普遍认为，在电子频率合成领域，该类型的非线性传输线残留相位噪声最低，比阶跃恢复二极管梳状谱发生器低约18db，而且输入频率范围跨越若干个倍频程，输出频率能达三毫米波甚至更高。但是，电感l和电容c都有自谐振频率的问题，而且元件的物理尺寸越大、自谐振频率越低；感、容值越大，自谐振频率越低，该因素最终制约了非线性传输线输出的上限输出频率。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供了一种基于分布式螺旋电感的非线性传输线和通讯电路，该传输线具有较高的上限输出频率。

2、第一方面，本发明实施例公开了一种基于分布式螺旋电感的非线性传输线，包括：传输线输入端、螺旋电感、传输线输出端和若干个变容二极管；若干个所述变容二极管沿所述螺旋电感间隔分布，每个所述变容二极管的一端与所述螺旋电感电连接，每个所述变容二极管的另一端接地；所述螺旋电感的第一端与所述传输线输入端电连接；所述螺旋电感的第二端与所述传输线输出端电连接。

3、在本发明的一些实施例中，所有的所述变容二极管与所述螺旋电感电连接的一端的极性相同。

4、在本发明的一些实施例中，所述非线性传输线的输入端至第一个所述变容二极管之间的所述螺旋电感的部分电感与第一个所述变容二极管组成第一个lc单元；第一个所述变容二极管至第二个所述变容二极管之间的部分所述电感与第二个所述变容二极管组成第二个lc单元；依次类推，第n-1个所述变容二极管与第n个所述变容二极管之间的部分所述电感与第n个所述变容二极管组成第n个lc单元；所有所述lc单元均匀分布在所述螺旋电感上。

5、在本发明的一些实施例中，所有所述lc单元满足以下条件：

6、

7、其中，zl表征每个所述lc单元的特征阻抗，ls(n)表征每个所述lc单元中导线的自感量，lm(n)表征每个所述lc单元中所述导线的互感量，c(n)表征每个所述lc单元中所述变容二极管的，n表征所述lc单元的编号；所述特征阻抗zl的单位为欧姆ω。

8、在本发明的一些实施例中，所述螺旋电感的第二端与所述传输线输出端之间设置有隔直电容。

9、在本发明的一些实施例中，所述传输线输入端与位于所述螺旋电感的螺旋结构的中心位置；所述传输线输出端位于所述螺旋电感的螺旋结构的最外圈的末端。

10、在本发明的一些实施例中，所述螺旋电感包括平面螺旋电感或锥形螺旋电感。

11、在本发明的一些实施例中，所述非线性传输线的输入端与所述螺旋电感的电连接方式包括通过键合线电连接、通过带状线电连接或通过金属化微孔电连接。

12、在本发明的一些实施例中，所述变容二极管的自谐振频率高于50ghz。

13、第二方面，本发明实施例公开了一种通讯电路，包括上述方面实施例所述的基于分布式螺旋电感的非线性传输线。

14、根据本发明实施例的基于分布式螺旋电感的非线性传输线和通讯电路，至少具有如下有益效果：本发明实施例提供的基于分布式螺旋电感的非线性传输线，利用了螺旋电感自身结构的互感和自身较高的自谐振频率，使得每单位长度电感导线的电感量具有较大的提升，传输线的电路尺寸大幅减小，使其既能适应微电子的制作工艺，又方便在封装或电路板上实现，也确保了非线性传输线较高的输出频率。

技术特征：

1.一种基于分布式螺旋电感的非线性传输线，其特征在于，包括：传输线输入端、螺旋电感、传输线输出端和若干个变容二极管；若干个所述变容二极管沿所述螺旋电感间隔分布，每个所述变容二极管的一端与所述螺旋电感电连接，每个所述变容二极管的另一端接地；所述螺旋电感的第一端与所述传输线输入端电连接；所述螺旋电感的第二端与所述传输线输出端电连接。

2.根据权利要求1所述的基于分布式螺旋电感的非线性传输线，其特征在于，所有的所述变容二极管与所述螺旋电感电连接的一端的极性相同。

3.根据权利要求1所述的基于分布式螺旋电感的非线性传输线，其特征在于，所述非线性传输线的输入端至第一个所述变容二极管之间的所述螺旋电感的部分电感与第一个所述变容二极管组成第一个lc单元；第一个所述变容二极管至第二个所述变容二极管之间的部分所述电感与第二个所述变容二极管组成第二个lc单元；依次类推，第n-1个所述变容二极管与第n个所述变容二极管之间的部分所述电感与第n个所述变容二极管组成第n个lc单元；所有所述lc单元均匀分布在所述螺旋电感上。

4.根据权利要求3所述的基于分布式螺旋电感的非线性传输线，其特征在于，所有所述lc单元满足以下条件：

5.根据权利要求1所述的基于分布式螺旋电感的非线性传输线，其特征在于，所述螺旋电感的第二端与所述传输线输出端之间设置有隔直电容。

6.根据权利要求1所述的基于分布式螺旋电感的非线性传输线，其特征在于，所述传输线输入端与位于所述螺旋电感的螺旋结构的中心位置；所述传输线输出端位于所述螺旋电感的螺旋结构的最外圈的末端。

7.根据权利要求1所述的基于分布式螺旋电感的非线性传输线，其特征在于，所述螺旋电感包括平面螺旋电感或锥形螺旋电感。

8.根据权利要求1所述的基于分布式螺旋电感的非线性传输线，其特征在于，所述非线性传输线的输入端与所述螺旋电感的电连接方式包括通过键合线电连接、通过带状线电连接或通过金属化微孔电连接。

9.根据权利要求1所述的基于分布式螺旋电感的非线性传输线，其特征在于，所述变容二极管的自谐振频率高于50ghz。

10.一种通讯电路，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的基于分布式螺旋电感的非线性传输线。

技术总结
本发明公开了一种基于分布式螺旋电感的非线性传输线和通讯电路，该传输线具体包括：传输线输入端、螺旋电感、传输线输出端和若干个变容二极管；若干个变容二极管沿螺旋电感间隔分布，每个变容二极管的一端与螺旋电感电连接，每个变容二极管的另一端接地；螺旋电感的第一端与传输线输入端电连接；螺旋电感的第二端与传输线输出端电连接。本发明实施例利用了螺旋电感自身结构的互感和自身较高的自谐振频率，使得每单位长度电感导线的电感量具有较大的提升，传输线的电路尺寸大幅减小，使其既能适应微电子的制作工艺，又方便在封装或电路板上实现，也确保了非线性传输线较高的输出频率。

技术研发人员：邹海明,高伟,罗俊,刘文冬,周春元,张慧
受保护的技术使用者：珠海微度芯创科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17