倍頻器的製造方法
2023-10-09 15:32:24
倍頻器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種倍頻器，包括：第一Lange耦合器，對輸入信號做出響應以形成幅度相同且具有相位差的第一傳輸信號和第二傳輸信號；第一傳輸電路，與第一Lange耦合器連接，用於從第一Lange耦合器接收所述第一傳輸信號並對第一傳輸信號進行倍頻放大和基波抑制；第二傳輸電路，與所述第一Lange耦合器連接，用於從所述第一Lange耦合器接收所述第二傳輸信號並對所述第二傳輸信號進行倍頻放大和基波抑制；第二Lange耦合器，與所述第一傳輸電路和所述第二傳輸電路連接，用於合併所述第一傳輸電路輸出的信號和所述第二傳輸電路輸出的信號，以提供具有三倍頻的輸出信號；第一濾波電路，連接於所述第二Lange耦合器，用於對基波進一步抑制濾除，從而輸出較村居的三次諧波。
【專利說明】倍頻器
【技術領域】
[0001]本發明涉及微波通信【技術領域】，尤其是指一種毫米波平衡結構的倍頻器。
【背景技術】
[0002]在毫米波集成電路應用中，隨著頻率的不斷升高，振蕩器的頻率穩定度、精度以及相位噪聲等性能變得越來越差，通過振蕩器的直接信號生成隨著基頻的增加變得越來越困難。要獲得高性能的信號源，倍頻器是一個更好的選擇，倍頻器通常是毫米波(_Wave)數據通信、雷達和成型系統的組件。現有技術中，通常使用單管結構的倍頻器，然而這種單管結構的倍頻器的諧波抑制效果不佳，各次諧波的抑制能力不夠。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於，提出一種毫米波平衡結構的倍頻器以解決上述技術問題。
[0004]為了達到上述目的，本發明所採用的技術方案為:
[0005]一種倍頻器，包括:
[0006]第一 Lange耦合器，對輸入信號做出響應以形成幅度相同且具有相位差的第一傳輸信號和第二傳輸信號；
[0007]第一傳輸電路，與所述第一 Lange稱合器連接,用於從所述第一 Lange稱合器接收所述第一傳輸信號並對所述第一傳輸信號進行倍頻放大和基波抑制；
[0008]第二傳輸電路，與所述第一 Lange稱合器連接,用於從所述第一 Lange稱合器接收所述第二傳輸信號並對所述第二傳輸信號進行倍頻放大和基波抑制；
[0009]第二 Lange稱合器，與所述第一傳輸電路和所述第二傳輸電路連接，用於合併所述第一傳輸電路輸出的信號和所述第二傳輸電路輸出的信號，以提供具有三倍頻的輸出信號;
[0010]第一濾波電路，連接於所述第二 Lange耦合器，用於對基波進一步抑制濾除。
[0011]作為本發明倍頻器的進一步改進，所述第一傳輸電路包括輸入阻抗匹配網絡和輸出阻抗匹配網絡以及依序連接在所述輸入阻抗匹配網絡和所述輸出阻抗匹配網絡之間用於輸入信號倍頻放大的放大器電路和用於抑制基波的第二濾波電路；所述第二傳輸電路包括輸入阻抗匹配網絡和輸出阻抗匹配網絡以及依序連接在所述輸入阻抗匹配網絡和所述輸出阻抗匹配網絡之間用於輸入信號倍頻放大的放大器電路和用於抑制基波的第二濾波電路。
[0012]作為本發明倍頻器的進一步改進，所述放大器電路為PHEMT管，所述PHEMT管的柵極與所述輸入阻抗匹配網絡連接，所述PHEMT管的漏極與所述第二濾波電路連接，所述PHEMT管的源極接地。
[0013]作為本發明倍頻器的進一步改進，所述第一 Lange耦合器和所述第二 Lange耦合器均包括輸入埠、直通埠、耦合埠以及隔離埠 ；輸入信號自所述輸入埠進入，部分輸入信號自所述直通埠輸出，部分輸入信號自所述I禹合埠輸出。
[0014]作為本發明倍頻器的進一步改進，所述直通埠與所述耦合埠之間存在90度的相位差。
[0015]作為本發明倍頻器的進一步改進，所述第一 Lange耦合器和所述第二 Lange耦合器均為正交耦合器。
[0016]作為本發明倍頻器的進一步改進，所述第一傳輸信號與所述第二傳輸信號之間的相位差為90度。
[0017]作為本發明倍頻器的進一步改進，所述第一 Lange耦合器的頻率範圍為27GHz?32GHz ο
[0018]作為本發明倍頻器的進一步改進，所述第二 Lange耦合器的頻率範圍為81GHz?96GHz ο
[0019]本發明的有益效果在於，提出一種雙平衡結構倍頻器，通過對輸入信號做出響應產生具有相位差的兩路信號，經倍頻放大及基波抑制後合併為輸出信號，電路中通過採用兩級濾波電路以保證輸較純淨的三次諧波。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明倍頻器的結構框圖；
[0021]圖2為本發明倍頻器的Lange耦合器的結構示意圖；以及
[0022]圖3為本發明倍頻器的電路圖。
【具體實施方式】
[0023]以下將結合附圖所示的【具體實施方式】對本發明進行詳細描述。但這些實施方式並不限制本發明，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發明的保護範圍內。
[0024]請參照圖1和圖3，圖1為本發明倍頻器的結構框圖；圖3為本發明倍頻器的電路圖。本發明的倍頻器包括:第一 Lange稱合器1、第一傳輸電路、第二傳輸電路、第二 Lange耦合器3以及第一濾波器4。通過第一 Lange耦合器I入信號分為兩路信號，經過倍頻放大機基波抑制後，合併為三倍頻的輸出信號。通過這種方式，使兩路輸出信號中不同次諧波成分具有不同的相位差，當這兩路信號在輸出端被合成後，會使得同相位的諧波成分被加倍，相反相位的諧波成分被相互抵消，以形成三次諧波。利用本發明的倍頻器的倍頻技術可以直接獲得毫米、亞毫米波段倍頻源，用在雷達、電子通信、射頻天文學、軍事偵察等各個領域。
[0025]具體地，第一 Lange f禹合器I用於對輸入信號做出響應以形成幅度相同且具有相位差的第一傳輸信號和第二傳輸信號，優選地，該第一輸入信號與第二傳輸信號之間的相位差為90度。第一傳輸電路與第一 Lange稱合器I連接,用於從第一 Lange稱合器I接收第一傳輸信號，並通過對第一傳輸信號進行倍頻放大和進行基波抑制，在本實施方式中，第一Lange耦合器I的頻率範圍為27GHz?32GHz。第二傳輸電路與第一 Lange耦合器I連接，用於從第一 Lange耦合器I接收第二傳輸信號的第二傳輸電路，並通過對第二傳輸信號進行倍頻放大和進行基波抑制。位於第一輸入電路的輸出端和第二輸入電路的輸出端共同連接於第二 Lange稱合器3,該第二 Lange稱合器3用於合併第一傳輸電路輸出的信號和第二傳輸電路輸出的信號，以提供具有三倍頻的輸出信號。其中，第一 Lange耦合器3位於基頻波段工作，該第二 Lange耦合器3位於三倍頻波段工作。優選地，在本實施方式中，第二Lange耦合器3的頻率範圍為81GHz?96GHz。另外，第二 Lange耦合器3的輸出端還連接有第一濾波電路4，用於對基波進一步抑制濾除，以得到較純淨的三次諧波。本發明中電路中採用兩級濾波電路可確保該倍頻器對基波和二次諧波有很好的抑制度。
[0026]在本發明的實施方式中，第一傳輸電路包括輸入阻抗匹配網絡21和輸出阻抗匹配網絡24以及依序連接在輸入阻抗匹配網絡21和輸出阻抗匹配網絡24之間用於輸入信號倍頻放大的放大器電路和用於抑制基波的第二濾波電路23 ;第二傳輸電路包括輸入阻抗匹配網絡21和輸出阻抗匹配網絡24以及依序連接在輸入阻抗匹配網絡21和輸出阻抗匹配網絡24之間用於輸入信號倍頻放大的放大器電路和用於抑制基波的第二濾波電路23。優選地，該放大器電路為PHEMT管22，其中，該PHEMT管22的柵極與輸入阻抗匹配網絡連接，PHEMT管22的漏極與第二濾波電路連接，PHEMT管22的源極接地。
[0027]如圖2所示，本發明中的第一 Lange耦合器I和第二 Lange耦合器3均包括輸入埠 11、直通埠 12、耦合埠 13以及隔離埠 14。具體地，輸入信號自輸入埠 11進入，部分輸入信號直接送到直通埠 12輸出，部分輸入信號通過耦合到耦合埠 13輸出，另外，在理想的情況下，沒有功率傳送到隔離埠 14。本發明中，第一 Lange耦合器I和第二Lange稱合器3均為正交稱合器,該第一 Lange稱合器I和第二 Lange稱合器3的直通埠 12和稱合埠 13之間存在90度的相位差。本發明的第一 Lange稱合器I和第二 Lange耦合器3的設計參數主要有四個，圖2中，Ztl表示輸入輸出微帶線的特徵阻抗，W表示微帶線的寬度，S表示兩個相鄰微帶線之間的間距，λ/4是指工作頻帶中心頻率處波長的四分之一。本發明的第一 Lange耦合器I和第二 Lange耦合器3的設計使其可用於耦合較強的情況，該第一 Lange耦合器I和第二 Lange耦合器3不僅克服了普通耦合微帶線耦合器耦合時過於鬆散的缺點，而且很容易實現3dB耦合比，並且具有一個倍頻程或更寬的帶寬。
[0028]請配合參照圖1至圖3，在本發明中，輸入信號fin通過頻率範圍為27GHz?32GHz的第一 Lange耦合器I被分成幅度相同、相位相差90度的兩路信號，分別經輸入阻抗匹配網絡21進行阻抗變換，並同時傳送到PHEMT管22的柵極，由PHEMT管22的漏極進行移相輸出，仍然正交的兩路信號依次經過濾波電路23、輸出阻抗匹配網絡24進行阻抗下變換，濾除基波和二次諧波後得到純淨的三次諧波，最後由頻率範圍為81GHz?96GHz的第二 Lange耦合器3將兩路信號進行合成，再經過一級濾波電路4，對基波進行進一步濾除，輸出較純淨的三次諧波3fin。在本實施方式中，第一 Lange稱合器I用於對功率分配，第二 Lange率禹合器3用於對功率合成。
[0029]綜上所述，本發明提出的倍頻器具有以下優點:
[0030]1.可以利用倍頻技術直接獲得毫米波段、亞毫米波段倍頻源，適用於雷達、電子通信、射頻天文學、軍事偵察等各個【技術領域】。
[0031]2.本發明的倍頻器容易產生激勵信號的各次諧波成分，是頻率合成器中的重要組成部分。
[0032]3.本發明的倍頻器作為固態器件，其工作電壓、器件尺寸遠小於真空電子器件，另外，在可靠性和使用壽命上也遠遠超過真空電子器件。
[0033]本發明提出一種雙平衡結構倍頻器，通過對輸入信號做出響應產生具有相位差的兩路信號，經倍頻放大及基波抑制後合併為輸出信號，電路中通過採用兩級濾波電路以保證輸較純淨的三次諧波。
[0034]以上結合附圖實施例對本發明進行了詳細說明，本領域中普通技術人員可根據上述說明對本發明做出種種變化例。因而，實施例中的某些細節不應構成對本發明的限定，本發明將以所附權利要求書界定的範圍作為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種倍頻器，其特徵在於，包括: 第一 Lange耦合器，對輸入信號做出響應以形成幅度相同且具有相位差的第一傳輸信號和第二傳輸信號； 第一傳輸電路，與所述第一 Lange稱合器連接,用於從所述第一 Lange稱合器接收所述第一傳輸信號並對所述第一傳輸信號進行倍頻放大和基波抑制； 第二傳輸電路，與所述第一 Lange稱合器連接,用於從所述第一 Lange稱合器接收所述第二傳輸信號並對所述第二傳輸信號進行倍頻放大和基波抑制； 第二 Lange稱合器,與所述第一傳輸電路和所述第二傳輸電路連接，用於合併所述第一傳輸電路輸出的信號和所述第二傳輸電路輸出的信號，以提供具有三倍頻的輸出信號； 第一濾波電路，連接於所述第二 Lange稱合器,用於對基波進一步抑制濾除。
2.根據權利要求1所述的倍頻器，其特徵在於，所述第一傳輸電路包括輸入阻抗匹配網絡和輸出阻抗匹配網絡以及依序連接在所述輸入阻抗匹配網絡和所述輸出阻抗匹配網絡之間用於輸入信號倍頻放大的放大器電路和用於抑制基波的第二濾波電路；所述第二傳輸電路包括輸入阻抗匹配網絡和輸出阻抗匹配網絡以及依序連接在所述輸入阻抗匹配網絡和所述輸出阻抗匹配網絡之間用於輸入信號倍頻放大的放大器電路和用於抑制基波的第二濾波電路。
3.根據權利要求2所述的倍頻器，其特徵在於，所述放大器電路為PHEMT管，所述PHEMT管的柵極與所述輸入阻抗匹配網絡連接，所述PHEMT管的漏極與所述第二濾波電路連接，所述PHEMT管的源極接地。
4.根據權利要求1所述的倍頻器，其特徵在於，所述第一Lange耦合器和所述第二Lange耦合器均包括輸入埠、直通埠、耦合埠以及隔離埠 ；輸入信號自所述輸入埠進入，部分輸入信號自所述直通埠輸出，部分輸入信號自所述耦合埠輸出。
5.根據權利要求2所述的倍頻器，其特徵在於，所述直通埠與所述耦合埠之間存在90度的相位差。
6.根據權利要求3所述的倍頻器，其特徵在於，所述第一Lange耦合器和所述第二Lange稱合器均為正交稱合器。
7.根據權利要求1所述的倍頻器，其特徵在於，所述第一傳輸信號與所述第二傳輸信號之間的相位差為90度。
8.根據權利要求1所述的倍頻器，其特徵在於，所述第一Lange耦合器的頻率範圍為27GHz ?32GHz。
9.根據權利要求1所述的倍頻器，其特徵在於，所述第二Lange耦合器的頻率範圍為81GHz ?96GHz。
【文檔編號】H03B19/00GK104079242SQ201410352465
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月23日 優先權日:2014年7月23日
【發明者】周福泉 申請人:上海銀晟偉業信息技術有限公司