[发明专利]数级倍频方法及注入锁定二倍频器电路

权利要求书

1.一种数级倍频方法，其特征在于，它包括：倍频器模块和输入输出隔离缓冲器模块，该方法以一个隔离缓冲器和一个倍频器为一个基础倍频单元，数个基础倍频单元连接，形成级联倍频电路；基波信号源将低频低相位噪声的信号输入到第一级倍频单元中，根据输入频率选择每一级倍频单元中倍频器的结构，再根据所需的总倍频比M，确定所需的倍频单元个数n和各倍频单元中倍频器的倍频比N_n；输出最终目标频率信号前，再经过一级隔离缓冲器，以隔离后级电路对级联倍频电路的干扰，使输出信号功率满足后级需求；其中，N_n为第n个倍频单元能实现的倍频比，M为N个倍频单元倍频比之积，即M=N₁×N₂×···×N_n。

2.一种注入锁定二倍频器电路，其特征在于，适用于10GHz至50GHz频段，具体形式为：第一晶体管M1的栅端连接第一输入基波信号VP_f0，第二晶体管M2的栅端连接第二输入基波信号VN_f0，第一晶体管M1和第二晶体管M2的漏端相连并连接第三晶体管M3的栅端、变容管阵列A的一端、第一电感L1的一端和第一输出二倍频信号VP_2f0；第三晶体管M3的漏端、第四晶体管M4的漏端和第五晶体管M5的漏端相连并连接变容管阵列A的另一端、第一电感L1的另一端和第二输出二倍频信号VN_2f0；第一晶体管M1的源端、第二晶体管M2的源端、第三晶体管M3的源端、第四晶体管M4的源端、第五晶体管M5的源端、第四晶体管M4的栅端和第五晶体管M5的栅端相连并连接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端接地；第一电感L1的中心抽头接电源电压。

3.一种注入锁定二倍频器电路，其特征在于，适用于50GHz至150GHz频段，具体形式为：第六晶体管M6的栅端连接第一输入基波信号VP_f0，第七晶体管M7的栅端连接第二输入基波信号VN_f0，第六晶体管M6和第七晶体管M7的漏端相连并连接第八晶体管M8的栅端、变容管阵列B的一端、第二电感L2的一端和第一输出二倍频信号VP_2f0；第八晶体管M8的漏端、第九晶体管M9的漏端和第十晶体管M10的漏端相连并连接变容管阵列B的另一端、第三电感L3的一端和第二输出二倍频信号VN_2f0；第六晶体管M6的源端、第七晶体管M7的源端、第八晶体管M8的源端、第九晶体管M9的源端、第十晶体管M10的源端、第九晶体管M9的栅端和第十晶体管M10的栅端相连，连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接地；第二电感L2的另一端和第三电感L3的另一端相连并连接第四电感L4的一端和第一电容C1的一端，第四电感L4的另一端接电源电压，第一电容C1的另一端接地。

4.根据权利要求2所述的注入锁定二倍频器电路，其特征在于，连接输入基波信号的第一晶体管M1和第二晶体管M2为注入管，栅端输入的基波信号在共模点抵消，共漏端和共源端产生偶次谐波，偶次谐波中的二次谐波通过第三晶体管M3管进行下混频，第一电感L1和变容管阵列A构成的谐振腔选频网络对下混频后的信号进行放大，放大后的信号反馈到第三晶体管M3的栅端构成反馈环路，第三晶体管M3提供足够的负阻以维持振荡；变容管阵列A的整体容值能够改变，根据所需要的锁定范围调整变容管阵列A的整体容值变化范围，获得宽锁定范围。

5.根据权利要求3所述的注入锁定二倍频器电路，其特征在于，第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4和变容管阵列B构成LC谐振腔，LC谐振腔和第八晶体管M8构成皮尔斯振荡器结构，第六晶体管M6和第七晶体管M7漏端和源端并联，栅端注入差分信号，得益于振荡器的正反馈，输出波形的摆幅至少0dBm，利用变容管阵列B的可变容值，能调节LC谐振腔的谐振点，调节自振频率，进一步拓宽锁定范围；共模点处的第一电容C1抑制了第二电感L2和第三电感L3相接处的共模信号。