[发明专利]一种太赫兹宽带三次谐波混频器

说明书

本发明提供了一种太赫兹宽带三次谐波混频器，包括混频器电路基片、金属腔体和肖特基二极管；混频器电路基片上设有波导‑悬置带线‑微带过渡结构、接地通孔、悬置带、开路线枝节、金属铺地、中频低通滤波器、中频端微带线、扇形探针和微带线，金属腔体包括射频端波导和本振端波导。本发明采用波导‑悬置带线‑微带过渡结构，降低了失配引起的损耗，增大了有效带宽，尺寸小、易加工、成本低。

技术领域

本发明属于太赫兹奇次谐波混频器的技术领域，具体涉及一种太赫兹宽带三次谐波混频器。

背景技术

随着超高速数据传输和高分辨率成像需求的日益增长，通信、雷达等应用系统对工作带宽的要求越来越高，太赫兹波频谱资源的开发利用随之备受关注。相关太赫兹应用系统当中，接收机前端必须具有宽带、低噪声系数特性，以保证系统的高灵敏度。但是太赫兹频段低噪声放大器实现难度较大，因此通常将混频器用作太赫兹接收机的第一级。

基波混频器当中，本振信号需要由太赫兹频率源提供，其制作难度大、成本高，比混频器更难实现，而谐波混频器可以将所需的本振信号频率降低为基波频率的1/N(N为谐波次数)，降低了本振信号的实现难度，增强了本振和射频端口隔离度，因此太赫兹接收机前端通常采用谐波混频器。目前太赫兹频段谐波混频器研究多集中于偶次谐波混频器，关于奇次谐波混频器特别是三次谐波混频器的报道较少。由于奇次谐波混频器特殊的结构要求，平衡二极管对通常位于射频端或者本振端波导内，出于匹配难度大和加工工艺要求高等原因，较低频段奇次谐波混频器的结构和设计方案难以应用到太赫兹频段，目前太赫兹频段通常采用波导渐变、鳍线过渡等方式进行阻抗匹配，但是通常存在尺寸较大、带宽不足、损耗过大等问题。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种太赫兹宽带三次谐波混频器，尺寸小，同时降低损耗、增大了有效带宽。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种太赫兹宽带三次谐波混频器，包括混频器电路基片、金属腔体和肖特基二极管；所述金属腔体包括射频端波导和本振端波导；

所述混频器电路基片上设有波导-悬置带线-微带过渡结构、开路线枝节、中频低通滤波器和扇形探针；

所述波导-悬置带线-微带过渡结构包括三角形开窗、悬置带线和微带线，所述三角形开窗位于混频器电路基片背面，顶点位置与混频器电路基片正面的肖特基二极管中心对齐；

所述肖特基二极管设有D1、D2、D3三个焊脚，中间焊脚D3固定在悬置带线处焊盘上；

所述悬置带线与倒T型微带线连接，微带线水平方向靠近悬置带线处连接开路线枝节；

所述微带线水平方向靠近本振端波导的末端连接扇形探针，扇形探针位于本振端波导内部；

所述微带线竖直方向上连接有中频低通滤波器，中频低通滤波器由两级相同的CMRC单元组成；

所述波导-悬置带线-微带过渡结构、肖特基二极管、悬置带线均位于射频端波导的内部。

优选地，所述三角形开窗外缘朝向本振端波导方向加工有若干接地通孔。

优选地，所述焊脚D1、焊脚D2固定在两侧接地通孔处焊盘上。

优选地，所述混频器电路基片上还设有金属铺地；在混频器基片正面，金属铺地覆盖接地通孔及其附近位置；在混频器电路基片反面，金属铺地覆盖三角形开窗和扇形探针以外的位置；接地通孔连通混频器电路基片正反面的金属铺地。

优选地，所述开路线枝节包括四根开路线，两两相对地连接在微带线两侧。

优选地，所述开路线的长度为本振信号波长的十二分之一。

优选地，所述微带线竖直方向末端连接中频端微带线，所述中频端微带线的阻抗为50Ω。