結(jié)構(gòu)包括三個(gè)波導(dǎo)，分別是基波輸入波導(dǎo)、輸出波導(dǎo)、主體波導(dǎo)，還有一個(gè)設(shè)置主體波導(dǎo)內(nèi)的介質(zhì)基板，介質(zhì)基板上采用共面波導(dǎo)傳輸線以集成的方式設(shè)置各個(gè)處理微波信號(hào)的電氣結(jié)構(gòu)，這些電氣結(jié)構(gòu)從左到右分別為:直流偏置低通濾波器、輸入匹配傳輸線4、基波低通濾波器、基波匹配傳輸線15、三次諧波匹配傳輸線14、三級(jí)匹配傳輸線9、四級(jí)匹配傳輸線10、輸出匹配傳輸線18，利用共面波導(dǎo)接地傳輸線作為接地線；其中介質(zhì)基板優(yōu)選用0.05mm厚的石英基板；其中基波輸入波導(dǎo)由標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)WR-10和輸入匹配傳輸線4構(gòu)成作為基波的輸入端口，基波輸入波導(dǎo)通過(guò)減高進(jìn)行匹配；其中，基波低通濾波器可以使基波頻率通過(guò)而截止二次倍頻頻率和三次倍頻頻率，這樣可以將來(lái)自四管芯倍頻二極管的二次、三次倍頻頻率反射回去繼續(xù)參與倍頻并由輸出端口輸出；其中直流偏置低通濾波器可以通過(guò)直流電流和較低的頻率并對(duì)基波信號(hào)及其高次諧波進(jìn)行截止，這樣可以加載直流電壓改變四管芯倍頻二極管的偏置；其中直流偏置低通濾波器、基波輸入波導(dǎo)、基波低通濾波器一起構(gòu)成一個(gè)基波輸入雙工器，基波輸入雙工器實(shí)現(xiàn)基波信號(hào)由基波輸入波導(dǎo)的輸入后通過(guò)基波低通濾波器進(jìn)入四管芯倍頻二極管倍頻，并阻止其進(jìn)入直流偏置電路；其中，基波匹配傳輸線和三次諧波匹配傳輸線都采用四分之一波長(zhǎng)枝節(jié)匹配電路實(shí)現(xiàn)阻抗匹配完成信號(hào)的低損耗傳輸；其中四管芯倍頻二極管采用四管心的平面接觸型肖特基二極管，四管芯倍頻二極管有四個(gè)管芯級(jí)聯(lián)并在共面波導(dǎo)中構(gòu)成非平衡結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)倍頻作用；其中四管芯倍頻二極管到貼在共面波導(dǎo)傳輸線上面，四管芯倍頻二極管兩端與共面波導(dǎo)接地傳輸線連接，使四管芯倍頻二極管接地，四管芯倍頻二極管中間與三次諧波匹配傳輸線相連使能量進(jìn)入四管芯倍頻二極管；其中，四管芯倍頻二極管完全放置在波導(dǎo)腔體之中；其中輸出波導(dǎo)采用經(jīng)典波導(dǎo)加微帶過(guò)渡結(jié)構(gòu)并將微帶線換成共面波導(dǎo)傳輸線，也即輸出波導(dǎo)米用經(jīng)典波導(dǎo)加輸出匹配傳輸線的結(jié)構(gòu)構(gòu)成輸出結(jié)構(gòu)；其中輸出波導(dǎo)用標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)WR-2.8 ;其中輸出波導(dǎo)采取減寬設(shè)計(jì)使二次諧波和基波截止。共面波導(dǎo)接地傳輸線與主體波導(dǎo)的腔體壁直接相連構(gòu)成接地。
[0034]直流偏置低通濾波器包括從左到右依次連接的一級(jí)匹配傳輸線Al、一級(jí)連接傳輸線2、一級(jí)匹配傳輸線B3，一級(jí)匹配傳輸線B3與輸入匹配傳輸線4連接，直流偏置低通濾波器還包括2個(gè)T型開(kāi)路枝節(jié)A，T型開(kāi)路枝節(jié)A設(shè)置在一級(jí)連接傳輸線2的左右向軸線兩側(cè)，T型開(kāi)路枝節(jié)A包括互相連接成T字形的橫向枝節(jié)和豎向枝節(jié)，豎向枝節(jié)與一級(jí)連接傳輸線連接，T型開(kāi)路枝節(jié)A的下表面與介質(zhì)基板12的上表面共面。
[0035]直流偏置低通濾波器的橫向枝節(jié)的左端和右端都向一級(jí)連接傳輸線2方向彎曲。
[0036]一級(jí)匹配傳輸線A和一級(jí)匹配傳輸線B3都包括互相連接的橫向匹配傳輸線A和縱向匹配傳輸線A，橫向匹配傳輸線A的寬度小于縱向匹配傳輸線A的寬度，縱向匹配傳輸線A與一級(jí)連接傳輸線2連接。
[0037]直流偏置低通濾波器:該結(jié)構(gòu)采用了共面波導(dǎo)傳輸線改進(jìn)型CMRC結(jié)構(gòu)，CMRC單元是一種通過(guò)微帶光刻腐蝕技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)50歐姆微帶傳輸線中形成的特定圖形的特殊微帶電路結(jié)構(gòu)，共面波導(dǎo)傳輸線改進(jìn)型CMRC結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)微帶CMRC單元在俯視方向是一致的，區(qū)別在于:共面波導(dǎo)傳輸線改進(jìn)型CMRC結(jié)構(gòu)是一種共面波導(dǎo)傳輸線。由于在正常的50歐姆微帶線上蝕刻掉了一部分金屬，形成的上下相連的細(xì)窄的微帶線將增加其等效的串聯(lián)電感。相反，蝕刻出的兩條縫隙則增加了其等效并聯(lián)電容。上述結(jié)構(gòu)可等效為RLC諧振電路，呈現(xiàn)帶阻特性。通過(guò)調(diào)節(jié)緊湊微帶諧振單元結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度及腐蝕圖形的結(jié)構(gòu)，可獲得不同頻段下的帶阻效應(yīng)。在共面波導(dǎo)傳輸線改進(jìn)型的CMRC結(jié)構(gòu)中濾波器結(jié)構(gòu)放棄了 50歐微帶線的腐蝕方式，而是直接采用對(duì)稱(chēng)的雙T型開(kāi)路枝節(jié)實(shí)現(xiàn)諧振電路，也就是說(shuō)，本發(fā)明中的2個(gè)T型開(kāi)路枝節(jié)A為對(duì)稱(chēng)分布在一級(jí)連接傳輸線2兩側(cè)的結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)共面波導(dǎo)傳輸線的特殊性通過(guò)調(diào)節(jié)T型枝節(jié)中的橫向枝節(jié)與耦合接地傳輸線的距離來(lái)控制共面波導(dǎo)間的耦合。水平枝節(jié)的長(zhǎng)度可以控制截止頻率的大小、橫向枝節(jié)的左端和右端彎曲形成的耦合小矩形可以控制濾波器的通帶波動(dòng)。改進(jìn)后的直流偏置低通濾波器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，加工方便，且具有CMRC結(jié)構(gòu)低通濾波器的優(yōu)點(diǎn)。
[0038]從圖4中可以看出:低頻時(shí)傳輸系數(shù)S21大于-0.ldB，在基波信號(hào)10GHz-11GHz傳輸系數(shù)S21小于_20dB，說(shuō)明該直流偏置低通濾波器對(duì)直流信號(hào)及低頻信號(hào)導(dǎo)通而對(duì)基波信號(hào)截止。
[0039]基波低通濾波器包括從左到右依次連接的二級(jí)匹配傳輸線A6、二級(jí)連接傳輸線16、二級(jí)匹配傳輸線B7，二級(jí)匹配傳輸線A6與輸入匹配傳輸線4連接，二級(jí)匹配傳輸線B7與基波匹配傳輸線15連接，基波低通濾波器還包括2個(gè)T型開(kāi)路枝節(jié)B，T型開(kāi)路枝節(jié)B設(shè)置在二級(jí)連接傳輸線16的左右向軸線兩側(cè)，T型開(kāi)路枝節(jié)B包括互相連接成T字形的橫向枝節(jié)和豎向枝節(jié)，豎向枝節(jié)與一級(jí)連接傳輸線連接，T型開(kāi)路枝節(jié)B的下表面與介質(zhì)基板12的上表面共面。
[0040]所述基波低通濾波器的橫向枝節(jié)的左端和右端都向二級(jí)連接傳輸線16方向彎曲。
[0041]二級(jí)匹配傳輸線A和二級(jí)匹配傳輸線B都包括互相連接的橫向匹配傳輸線B和縱向匹配傳輸線B，橫向匹配傳輸線B的寬度小于縱向匹配傳輸線B的寬度，縱向匹配傳輸線B與二級(jí)連接傳輸線16連接，二級(jí)匹配傳輸線A的橫向匹配傳輸線B通過(guò)一段細(xì)傳輸線與輸入匹配傳輸線4進(jìn)行匹配連接，二級(jí)匹配傳輸線B的橫向匹配傳輸線B與基波匹配傳輸線15連接。
[0042]基波低通濾波器:直流偏置低通濾波器與直流偏置低通濾波器的設(shè)計(jì)原理一致，也采用改進(jìn)型的CMRC單元低通濾波器結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)，因基波低通濾波器的截止頻率比較高其尺寸要比直流偏置低通濾波器小，且設(shè)計(jì)時(shí)要保證對(duì)二次諧波和三次諧波的截止，避免寄生通帶出現(xiàn)在三次諧波頻段上?；ǖ屯V波器可以通基波信號(hào)而阻止二次和三次諧波信號(hào)以及更高的射頻信號(hào)通過(guò)并使其反射回去再次進(jìn)入四管芯倍頻二極管，這樣提高了端口的隔離度和變頻的效率。并且基波低通濾波器和直流偏置低通濾波器、基波輸入波導(dǎo)一起構(gòu)成基波輸入雙工器完成基波的低損耗輸入和直流偏置電路的加載。
[0043]從圖5可以看出:該基波低通濾波器在OGHz-11GHz范圍內(nèi)回波損耗Sll小于-20dB，傳輸系數(shù)S21大于-0.2dB ;在200GHz_330GHz范圍內(nèi)傳輸系數(shù)S21小于-20dB，回波損耗基本為零。說(shuō)明該基波低通濾波器能通過(guò)基波信號(hào)而截至二次諧波和三次諧波。
[0044]綜合上述結(jié)構(gòu)，直流偏置低通濾波器和基波低通濾波器都采用共面波導(dǎo)傳輸線改進(jìn)型CMRC低通濾波器結(jié)構(gòu)，以此用來(lái)減小介質(zhì)基板長(zhǎng)度，達(dá)到減少整體結(jié)構(gòu)體積的目的；其中，共面波導(dǎo)傳輸線改進(jìn)型CMRC低通濾波器放棄傳統(tǒng)CMRC低通濾波器的50歐微帶線腐蝕方式，優(yōu)選采用對(duì)稱(chēng)的雙T型開(kāi)路枝節(jié)實(shí)現(xiàn)諧振回路，并在T型開(kāi)路枝節(jié)上增加耦合小矩形來(lái)提高濾波器性能；其中，共面波導(dǎo)傳輸線改進(jìn)型CMRC低通濾波器中T型開(kāi)路枝節(jié)的橫向枝節(jié)長(zhǎng)度可直接控制截止頻率的大小；其中基波低通濾波器的T型開(kāi)路枝節(jié)中的橫向枝節(jié)與共面波導(dǎo)接地傳輸線的距離可調(diào)節(jié)傳輸線間的耦合。
[0045]基波匹配傳輸線包括2個(gè)互相連接的傳輸線，位于左側(cè)的傳輸線的寬度大于位于右側(cè)的傳輸線。
[0046]三次諧波匹配傳輸線包括2個(gè)互相連接的傳輸線，位于左側(cè)的傳輸線的寬度大于位于右側(cè)的傳輸線的寬度。
[0047]介質(zhì)基板為石英介質(zhì)基板。
[0048]基波低通濾波器和直流偏置低通濾波器、基波輸入波導(dǎo)一起構(gòu)成基波輸入雙工器完成基波的低損耗輸入和直流偏置電路的加載。其中圖1中A代表端口 1，端口 I是基波輸入端口，B代表端口 2，端口 I是輸出端口，C代表端口 3，端口 3是直流偏置端口，基波從端口 I進(jìn)入從端口 2輸出，然后進(jìn)入四管芯倍頻二極管經(jīng)