[发明专利]基于背对背结构组态肖特基二极管的W波段三倍频器有效
申请号: | 201611039842.3 | 申请日: | 2016-11-10 |
公开(公告)号: | CN106785276B | 公开(公告)日: | 2019-11-05 |
发明(设计)人: | 黄杰;徐国庆;魏治华 | 申请(专利权)人: | 西南大学 |
主分类号: | H01P1/213 | 分类号: | H01P1/213 |
代理公司: | 重庆华科专利事务所 50123 | 代理人: | 康海燕 |
地址: | 400715*** | 国省代码: | 重庆;50 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 背对背 结构 组态 肖特基 二极管 波导 封装 技术 波段 倍频器 | ||
本发明涉及一种基于背对背结构组态肖特基二极管的W波段三倍频器,包括:输入波导转微带、基波低通滤波器、输入匹配电路、非线性传输线倍频电路、输出匹配电路、三次谐波带通滤波器、输出微带转波导,并依次串联并封装在波导槽内中。本发明可增加三次谐波输出带宽,有效提高三次谐波转换效率,该三倍频器无偏置电路,可有效缩小倍频器体积;能够有效反射三次谐波,抑制三次谐波在基波信号通道中传播,提高三次谐波输出功率;基波信号的输入和三次谐波信号的输出都采用波导馈电和波导微带形式过渡,减少谐波信号传输损耗,输出三次谐波纯度高,可直接供给系统使用。
技术领域
本发明涉及微波毫米波倍频器件领域,尤其涉及一种基于背对背结构组态肖特基二极管和波导封装技术的W波段三倍频器。
背景技术
微波技术不断向太赫兹技术的发展,意味着对所需的频率源的要求也越来越高。在振荡频率源无法满足的情况下,就必须要对低频基波进行整数倍频。低噪声、高功率、高可靠性的高频频率源在通信、导航、遥感等领域具有非常重要的意义。
目前常用的方法主要是利用二极管的非线性将低频信号源倍频至所需的高频段,其次是利用非线性传输特性来达到倍频目的。其中,二极管倍频技术常用到的二极管为肖特基二极管。肖特基二极管由于其肖特基结电容能够随着外加偏置电压的大小呈非线性变化,且寄生串联电阻小、截止频率高,在毫米波或亚毫米波频段倍频领域广泛应用。背对背结构组态的肖特基二极管具有对称的电容-电压特性,以其为非线性元件的倍频电路只产生奇次谐波,抑制二次谐波特性好,常用在微波高频段、毫米波领域。
左手传输线在不同频域段表现出不同的材料特性,在低频时呈现出相速度与群速度的传播方向相反的左手材料特性;在高频时呈现出相速度与群速度的传播方向相同的右手材料特性。将左手传输线中的串联电容替换为背对背结构组态肖特基二极管,利用肖特基二极管的高频非线性特性,提高倍频效率。利用非奇异色散特性和在电学上的高通响应特性,以及背对背肖特基二极管的高频非线性特性和奇次谐波特性的倍频电路可以在微波高频段、毫米波、甚至太赫兹波频段倍频电路中得到广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于背对背结构组态肖特基二极管的W波段三倍频器,利用左手传输线奇异色散特性、背对背结构组态肖特基二极管强非线性和对称电容-电压特性产生三次谐波的倍频电路。
为了达到以上目的,本发明的技术方案如下:
一种基于背对背结构组态肖特基二极管的W波段三倍频器,包括:输入波导转微带、基波低通滤波器、输入匹配电路、非线性传输线倍频电路、输出匹配电路、三次谐波带通滤波器、输出微带转波导。其中,基波低通滤波器、输入匹配电路、非线性传输线倍频电路、输出匹配电路、三次谐波带通滤波器和输出微带转波导依次串联并封装在波导槽内。所述基波低通滤波器的输入端连接输入波导转微带。基波信号由输入波导转微带输入,经基波低通滤波器和输入匹配电路进入非线性传输线倍频电路中,倍频电路产生的谐波信号依次经输出匹配电路和三次谐波带通滤波器,最后通过微带转波导单元输出。
进一步,所述基波低通滤波器是一款具有缺陷地结构的11阶低通滤波器,封装于波导槽内。基波低通滤波器由顶层金属层、中间介质层、底层金属层组成,三层之间相互物理连接。在顶层金属层有呈中心对称分布的5根矩形低阻抗线,低阻抗线之间通过高阻抗线连接;在顶层金属层的高阻抗线正下方所对应的底层金属层中刻蚀6个矩形窗口,6个矩形窗口的宽同为650um,长等同于所对应的高阻抗线的长度。滤波器下方的波导槽内开一个凹槽,其长度与滤波器长度相等,宽为650um,深度为150um。
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