波导口 I馈入，经过射频波导_悬置微带过渡探针2把能量传输到悬置微带线上，然后通过二极管输入匹配电路进入二极管3，同时本振信号由Q波段波导6馈入，经过本振-悬置微带过渡探针5，射频抑制滤波器4和匹配电路进入二极管与射频信号进行混频，产生各种混频信号，这些信号向二极管对两端输出，射频端由于存在波导，高通特性使射频以下频率无法通过，而比射频频率高的信号能量低，对电路影响小，向另一端传输的信号进过射频抑制滤波器，高于本振频率的信号被反射回二极管继续混频，中频信号则通过滤波器向中频输出端口传输，而中频滤波器7的作用为抑制本振信号的泄露，与本振本振-悬置微带过渡探针5和Q波段波导6形成本振-中频双工器。
[0024]下面就本实施例中各部分具体说明:
[0025]1、射频端波导-悬置微带过渡结构
[0026]射频端的过渡结构如图2所示，采用悬置微带线结构，传输线上电磁场大部分处于空气中，介质影响较小，相对介电常数接近I，损耗比微带线小，且特性阻抗较大，与本发明中使用的二极管匹配更容易。本实施例中波导选用WR-2.2标准波导口径，射频端波导-悬置微带过渡结构共用射频输入波导1，与波导短路面2-2和探针2-3共同调节形成波导与悬置微带线的转换结构，端口 2-4即为悬置微带线信号输出端口，而直流接地端2-1则是中频接地端，当中频输出为直流信号时，直流电路在此处构成回路。
[0027]此过渡金属部分结构尺寸为:探针长0.21mm，探针宽0.1mm,匹配节长0.04mm，宽0.04臟，直流接地线长0.09mm，宽0.0lmm ;波导短路面距线中心0.24臟，基板处腔体宽0.26mm0
[0028]2、表面通道型平面肖特基反向并联二极管对模型
[0029]本实施例采用表面通道型平面肖特基反向并联二极管对，其模型如图3所示，该结构包含两个对称的表面通道型平面肖特基二极管，该反向管对结构可以抑制混频时的奇次谐波混频频率输出，以增加偶次谐波混频能量。单个二极管由焊盘，空气通道，阳极金属桥，各参杂层，欧姆接触，二氧化硅层，半绝缘衬底等部分组成。二极管使用倒贴安装的方式表贴于基片上，使用导电材料与电路连接。
[0030]3、射频抑制低通滤波器
[0031]本实施例中射频抑制低通滤波器结构如图4所示，采用9阶CMRC低通滤波器，其枝节长度逐级递增，通过不同单元对不同频段的阻带作用级联后降低高频段的寄生通带通过的能量，在较短的尺寸下形成很宽的阻带，其S参数仿真曲线如图5所示，能够得到其阻带可以从10GHz左右直到500GHz以上，反射了大部分谐波信号，而本振及中频信号可以顺利的通过，这就达到了反射杂波信号以增强中频信号的目的。此滤波器使用悬置微带线结构，Q值高，损耗小；本实施例中滤波器具体尺寸如图6所示。
[0032]4、射频本振-中频双工器
[0033]本振-中频双工器结构如图7所示，左侧端口连接射频抑制滤波器，中间波导口为Q波段本振信号输入端，而右侧为中频输出端口，本振信号输入端口与中频输出端口间由中频滤波器连接，其中本振传输线依旧采用悬置微带线结构以减少传输线损耗，而中频端采用结构相对紧凑的微带线形式，中频滤波器阻止本振信号向中频输出口的泄露，而二极管产生的中频信号则可以经中频滤波器输出。
[0034]双工器金属部分尺寸为:探针长2.05mm，探针宽0.22mm，中频滤波器高阻线宽
0.01mm,第一节高阻线长1.92mm,工字型单元总长1.21mm,总宽0.22mm,较大矩形窄边
0.06mm上下矩形连接处左右长0.05mm。波导短路面距传输线中心3.02mm。
[0035]本实施例中提供420GHz十次谐波混频器以上述各组成部分分别设计完成后即可组合在一起，在整体电路中联调，本发明使用电磁场仿真软件Advanced Design System进行混频器变频损耗的仿真，如图9所示，纵坐标为变频损耗，即中频输出功率与射频输入功率的比值，单位为dB，横坐标为射频工作的频率，可以看出在很大的带宽范围内，本发明设计的混频器都有较好的结果。另外本发明还设计了安装混频器电路的腔体，如图8所示，方便与其他电路连接，外形及剖视图如图8所示，外部尺寸为25mmX24mmX20mmo
[0036]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。
【主权项】
1.一种420GHz十次谐波混频器，其特征在于:包括依次连接的射频输入波导、射频波导-悬置微带过渡结构、二极管、射频抑制低通滤波器、本振波导-悬置微带过渡结构、本振输入波导、中频滤波器，射频信号由射频输入波导输入，经过射频波导-悬置微带过渡结构耦合馈入二极管；所述中频滤波器、本振波导-微带过渡结构、本振输入波导共同构成本振-中频双工器，本振信号由本振输入波导输入，依次经过双工器、射频抑制低通滤波器后馈入二极管，所述二极管内对射频信号与本振信号进行混频并输出混频信号；所述射频抑制低通滤波器为9阶CMRC低通滤波器。2.按权利要求1所述420GHz十次谐波混频器，其特征在于，所述混频器中电路结构印制于一块石英基板上。3.按权利要求1所述420GHz十次谐波混频器，其特征在于，所述射频波导-悬置微带过渡结构包括波导短路面、探针、悬置微带线信号输出端口及直流接地端，其中，波导短路面、探针与射频输入波导共同调节构成射频波导与悬置微带转换结构，而直流接地端作为中频接地端。
【专利摘要】本发明提供一种420GHz十次谐波混频器，包括依次连接的射频输入波导、射频波导-悬置微带过渡结构、二极管、射频抑制低通滤波器、本振波导-悬置微带过渡结构、本振输入波导、中频滤波器，射频信号由射频输入波导输入，经过射频波导-悬置微带过渡结构耦合馈入二极管；所述中频滤波器、本振波导-微带过渡结构、本振输入波导共同构成本振-中频双工器，本振信号由本振输入波导输入，依次经过双工器、射频抑制低通滤波器后馈入二极管，所述二极管内对射频信号与本振信号进行混频并输出混频信号；所述射频抑制低通滤波器为宽阻带的9阶CMRC低通滤波器。本发明采用十次谐波混频形式，大大降低了本振频率，同时采用9阶CMRC低通滤波器有效减短电路尺寸。
【IPC分类】H03D7/16
【公开号】CN105141260
【申请号】CN201510514513
【发明人】张波, 钱骏, 刘戈, 司梦姣, 纪东峰, 杨益林, 闵应存, 牛中乾, 李树丹, 樊勇
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月20日