[发明专利]低本振驱动外加偏置的太赫兹偶次谐波混频器

说明书

本发明提供一种低本振驱动外加偏置的太赫兹偶次谐波混频器，属于混频器技术领域，射频传输电路接收RF信号并输出RF信号；串联T型二极管对接收所述射频传输电路输出的RF信号并与本振传输电路输出的LO信号进行混频；本振传输电路接收LO信号并输出LO信号；混频信号传输电路输出经串联T型二极管对混频后的中频信号；电压偏置电路为串联T型二极管对施加导通负压。本发明中，两只串联二极管作为混频管芯，使得混频器满足任意时刻射频和本振相对两只二极管均属于反向平行，满足偶次谐波混频要求；所需泵浦功率低，适用于高频段混频器：采用外加偏置电压的方式，降低了二极管的势垒高度，从而降低了二极管在非线性区工作时所需的本振驱动功率。

技术领域

本发明涉及混频器技术领域，具体涉及一种低本振驱动外加偏置的太赫兹偶次谐波混频器。

背景技术

太赫兹混频器是射电天文学、无线通信、气象遥感、雷达以及微波测量等系统的核心部件，在科研、试验和生产中发挥着重要的作用。太赫兹谐波混频器作为太赫兹信号接收单元的核心部件，其变频损耗直接决定了信号接收灵敏度，是混频器最关键的指标，而混频器的变频损耗除了取决于电路设计外，其中本振驱动功率影响至关重要。

目前已经有1THz以上的测试仪器和雷达接收类产品，这些系统都需要与其频率相应的混频器模块。但随着工作频率的升高，接收机驱动链路需要更高频率、高输出功率、杂散少、可靠性高的本振源进行配套，导致成本急剧上升，甚至无法制作出此类本振源。如何在影响变频损耗较小的情况下，制作出低功率驱动的混频器，成为宽带固态混频器朝更高太赫兹频段发展的关键点。

针对变频损耗增大导致系统接收灵敏度降低的问题，传统的混频器设计方案有两种，第一种方案采用高次谐波混频电路，减少对高性能本振信号源的依赖。如图1所示，混频结构主要有射频及本振探针、本振及中频滤波器、反向并联二极管对、匹配及接地电路等。第一种方案的电路形式如图2所示，混频器二极管的开启均需要较大的本振泵浦功率进行驱动，为了降低本振源的成本及实现难度，目前主要采用更高次谐波的混频方案。

第二种方案利用集成技术，将GaAs二极管、混频电路及驱动电路分别进行集成，增强性能一致性，减小混频器人工装配二极管导致的匹配变差及本振源各种微带－波导、波导－微带结构的转换导致功率传输损耗增加，实现本振功率高效率传输至混频电路。如图3所示，第二种方案中，将本振驱动源的放大芯片、倍频芯片集成到一个源模块，提高了功率的传输效率。

第一种方案虽然能降低对高本振信号源性能的要求，但存在变频损耗较大，系统灵敏度降低的问题，传输损耗较大，所需要的本振泵浦功率大，而在1THz频段以上，高功率的本振源实现极为困难。

第二种方案虽然避免了人工装配二极管导致本振传输阻抗变差、本振驱动功率较大的问题，但在1THz及以上频段，受限于材料及目前的技术水平，难以获得高功率的本振源，由于输出驱动功率较小依然无法满足需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够降低所需要的本振泵浦功率及保证较好变频损耗带内平坦度的低本振驱动外加偏置的太赫兹偶次谐波混频器，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明提供的低本振驱动外加偏置的太赫兹偶次谐波混频器，包括：

射频传输电路，接收RF信号并输出RF信号；

串联T型二极管对，接收所述射频传输电路输出的RF信号并与本振传输电路输出的LO信号进行混频；

本振传输电路，接收LO信号，阻止RF信号通过并输出LO信号；

混频信号传输电路，输出经串联T型二极管对混频后的中频信号；

电压偏置电路，为串联T型二极管对施加导通负压。