[实用新型]一种基于双端口混频器的频谱扩展装置

说明书

本实用新型公开了一种基于双端口混频器的频谱扩展装置，包括输入双工器、本振倍频器、本振滤波器、本振放大器、输出双工器和太赫兹双端口混频器。输入双工器用于接收频谱仪输出的本振信号，并将本振信号顺次通过本振通道中的本振倍频器、本振滤波器、本振放大器及输出双工器后为太赫兹双端口混频器提供高频本振信号。太赫兹双端口混频器用于接收来自待测设备的太赫兹信号，通过频本振信号将太赫兹信号下变频到中频频率信号；输出双工器通过中频通路以及输入双工器将中频频率信号送至频谱仪进行分析显示。本实用新型提供的太赫兹波段频谱仪频率扩展装置，具有极低的变频损耗，可显著增加频谱仪信号测量的动态范围。

技术领域

本实用新型属于太赫兹波段频谱仪频率扩展领域，特别涉及一种太赫兹波段下变频接收机。

背景技术

随着现代系统应用的需求及器件工艺技术的发展，越来越多的应用向毫米波高端及太赫兹频段拓展。太赫兹波段(频率＞0.1THz)由于频率高，频谱资源极其丰富，例如仅G波段(140-220GHz)带宽达80GHz，频谱资源远超微波频段。测试设备是开展相关科学及产品研究的基础，然而太赫兹波段的测试设备仪器极其昂贵，开展相关领域的技术研究具有非常重大的意义。

电信号测量设备通常包括三种，即矢量网络分析仪，信号源及频谱仪。目前国际上主流仪器主机的工作频率不超过67GHz，也有厂商的个别主机可以工作到120GHz(是德的N5291A矢量网络分析仪)。为了实现太赫兹频段信号的测量，需要给仪器主机外接扩频设备。扩频设备也分为三种，即矢量网络分析仪扩频设备，信号源扩频设备以及频谱仪扩频设备。一般来说，信号源扩频设备是多个倍频器级联的倍频链，内含必要的滤波器和放大器，将微波频段的信号源一直倍频到太赫兹波段。频谱仪的扩频设备为谐波混频器，带有扩频选件的频谱仪内部集成用于混频的本振源，该本振源的输出频率一般低于20GHz，因此需要采用谐波混频器来实现太赫兹波段信号的混频接收，中频信号再送入到频谱仪进行频谱测量。矢量网络分析仪的扩频设备一般包含上述的本振倍频链、谐波混频器，以及其他无源器件等。

本实用新型与频谱仪的扩频技术有关，对现有的频谱仪主机及扩频设备进行了相应的调研。首先，对于主机而言，目前市场上使用比较广泛的两个厂家为美国是德以及德国的罗德施瓦茨，这两个厂家的频谱仪都具备扩展功能。是德现阶段的主流频谱仪为PXA系列，该系列频谱仪有一个扩展接口(标识LO/IF)，该端口实际是一个双向端口，仪器内部含有一个双工器。该端口可以向外部谐波混频器提供本振信号，此外该端口还可以接收外部谐波混频器混频产生的中频信号进行频谱分析，这种只有一个扩展接口的扩展方式适用于双端口谐波混频器，即RF端口以及共用LO/IF端口，混频器的LO/IF端口与频谱仪的LO/IF端口直接连接，例如是德M1971W八次谐波混频器。罗德施瓦茨现阶段的主流频谱仪为FSW系列，该系列频谱仪有两组三个扩展接口(标识分别为LO/IF、LO及IF)，这两组接口可以独立工作，其中LO/IF端口与是德的LO/IF端口相同。而LO和IF两个端口则适用于三端口谐波混频器，即RF端口、LO端口和IF端口，谐波混频器的LO、IF端口与频谱仪的LO、IF端口分别对应连接。

对于频谱仪主机，是德PXA所能提供的本振信号频率范围为3.75～14.1GHz，接收中频为332.5MHz；罗德施瓦茨的FSW所能提供的本振信号频率范围为7.65～17.45GHz，接收中频小于1.5GHz。由此可以看出，主机提供的本振信号频率一般都比较低，在测量太赫兹信号时，需要采用高次谐波混频来实现。例如是德PXA频谱仪测量75～110GHz信号，谐波次数至少需要8次，而实际上是德M1971W扩频谐波混频器的次数即为8次。随着测量频率的提升，相应的混频器谐波次数也要提高，对应的变频损耗也会大大增加。例如WR3.4波段(220-325GHz)的谐波混频器，其变频损耗可能高达40dB以上，这将大大降低测试系统的灵敏度，不利于小信号的测量。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种基于双端口混频器的频谱扩展装置，可以显著降低混频器的损耗，大大提高扩频系统的灵敏度。