[发明专利]一种基于非线性传输线的超宽带微波取样电路及取样方法

说明书

本发明公开了一种基于非线性传输线的超宽带微波取样电路及取样方法，该取样电路包括依次连接的自偏置非线性传输线窄脉冲发生电路、槽线‑微带巴伦、取样门管电路和中频电路，本振信号进入自偏置非线性传输线窄脉冲发生电路后，产生一系列窄脉冲本振信号，通过槽线‑微带巴伦转换成一对等幅反相的取样脉冲，在取样门管电路上对射频信号进行取样，经中频电路整形后输出，从而完成对射频信号的取样，本发明所公开的取样电路及取样方法可实现从射频频率到毫米波频率的超宽带频率覆盖；无需外加偏置电压，自偏置电路的设计简单、易实现，易调节、拓展性强且成本低。

技术领域

本发明涉及微波取样技术，特别涉及一种基于非线性传输线的超宽带微波取样电路及取样方法。

背景技术

微波信号取样技术已在取样示波器、矢量网络分析仪、频谱分析仪、超宽带接收机等测量测试仪器中获得广泛的应用。取样技术采用取样保持的原理，主要作用是完成频率变换，将微波信号变成较低频率的中频信号，同时保持微波信号的幅度信息和相位信息不丢失。取样是影响测试仪器上限工作频率、整机动态范围等主要指标的核心因素。

取样技术中需要利用窄脉冲信号控制二极管采样桥进行采样实现下变频。目前取样技术中主要利用阶跃恢复二极管产生窄脉冲，控制二极管采样桥实现下变频。基本原理为一个本振信号通过低通滤波器进入SRD脉冲发生电路，产生一系列阶跃脉冲信号，加在在取样门管电路上对射频信号进行取样，经中频电路整形，放大后输出，从而完成对射频信号的取样变频，如图1所示。现有技术的缺点是受到阶跃恢复二极管转换时间和载流子寿命的限制，用阶跃恢复二极管产生的窄脉冲宽度受到了限制，只能产生上升沿几十皮秒的窄脉冲，取样电路工作频率只能到20GHz左右，不能满足更宽频带测试的要求。带宽窄，局限性很大，很难实现大带宽高频带的使用要求。

随着电子技术的迅猛发展，各种测量测试设备不断的往高频和宽带方向发展，对取样技术的工作带宽提出了更高的要求，以往的取样技术已经不能满足仪器的需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于非线性传输线的超宽带微波取样电路及取样方法，以达到扩展取样技术的带宽，提高工作频率，以满足大带宽高频测试仪器的变频需求的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于非线性传输线的超宽带微波取样电路，包括依次连接的自偏置非线性传输线窄脉冲发生电路、槽线-微带巴伦、取样门管电路和中频电路。

上述方案中，所述自偏置非线性传输线窄脉冲发生电路包括自偏置电路和非线性传输线电路。

上述方案中，所述自偏置电路包括电感、电阻和电容。

上述方案中，所述非线性传输线电路包括高阻抗传输线和周期性加载于其上的变容肖特基二极管，所述高阻抗传输线采用共面线结构，共面线与变容肖特基二极管制作在半导体衬底上。

进一步的技术方案中，所述半导体衬底为GaAs衬底或InP衬底。

上述方案中，所述取样门管电路为双管平衡取样结构，由集成在一起的两只肖特基二极管组成。

上述方案中，所述超宽带微波取样电路采用共面波导作为射频信号传输线，取样门管电路安装在共面波导中心带线与接地带线之间。

一种基于非线性传输线的超宽带微波取样方法，本振信号进入自偏置非线性传输线窄脉冲发生电路后，产生一系列窄脉冲本振信号，通过槽线-微带巴伦转换成一对等幅反相的取样脉冲，在取样门管电路上对射频信号进行取样，经中频电路整形后输出，从而完成对射频信号的取样。