倍頻器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)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(yīng)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，用于從第一Lange耦合器接收所述第一傳輸信號并對第一傳輸信號進(jìn)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，用于從所述第一Lange耦合器接收所述第二傳輸信號并對所述第二傳輸信號進(jìn)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，用于合并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，連接于所述第二Lange耦合器，用于對基波進(jìn)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種毫米波平衡結(jié)構(gòu)的倍頻器。

【背景技術(shù)】
[0002]在毫米波集成電路應(yīng)用中，隨著頻率的不斷升高，振蕩器的頻率穩(wěn)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(gè)更好的選擇，倍頻器通常是毫米波(_Wave)數(shù)據(jù)通信、雷達(dá)和成型系統(tǒng)的組件。現(xiàn)有技術(shù)中，通常使用單管結(jié)構(gòu)的倍頻器，然而這種單管結(jié)構(gòu)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(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，提出一種毫米波平衡結(jié)構(gòu)的倍頻器以解決上述技術(shù)問題。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)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(yīng)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,用于從所述第一 Lange稱合器接收所述第一傳輸信號并對所述第一傳輸信號進(jìn)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,用于從所述第一 Lange稱合器接收所述第二傳輸信號并對所述第二傳輸信號進(jìn)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，用于合并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，連接于所述第二 Lange耦合器，用于對基波進(jìn)一步抑制濾除。
[0011]作為本發(fā)明倍頻器的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一傳輸電路包括輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)以及依序連接在所述輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和所述輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)之間用于輸入信號倍頻放大的放大器電路和用于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(wǎng)絡(luò)和輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)以及依序連接在所述輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和所述輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)之間用于輸入信號倍頻放大的放大器電路和用于抑制基波的第二濾波電路。
[0012]作為本發(fā)明倍頻器的進(jìn)一步改進(jìn)，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(wǎng)絡(luò)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(fā)明倍頻器的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一 Lange耦合器和所述第二 Lange耦合器均包括輸入端口、直通端口、耦合端口以及隔離端口 ；輸入信號自所述輸入端口進(jìn)入，部分輸入信號自所述直通端口輸出，部分輸入信號自所述I禹合端口輸出。
[0014]作為本發(fā)明倍頻器的進(jìn)一步改進(jìn)，所述直通端口與所述耦合端口之間存在90度的相位差。
[0015]作為本發(fā)明倍頻器的進(jìn)一步改進(jìn)，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(fā)明倍頻器的進(jìn)一步改進(jìn)，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(fā)明倍頻器的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一 Lange耦合器的頻率范圍為27GHz?32GHz ο
[0018]作為本發(fā)明倍頻器的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二 Lange耦合器的頻率范圍為81GHz?96GHz ο
[0019]本發(fā)明的有益效果在于，提出一種雙平衡結(jié)構(gòu)倍頻器，通過對輸入信號做出響應(yīng)產(chǎn)生具有相位差的兩路信號，經(jīng)倍頻放大及基波抑制后合并為輸出信號，電路中通過采用兩級濾波電路以保證輸較純凈的三次諧波。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明倍頻器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0021]圖2為本發(fā)明倍頻器的Lange耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0022]圖3為本發(fā)明倍頻器的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]以下將結(jié)合附圖所示的【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0024]請參照圖1和圖3，圖1為本發(fā)明倍頻器的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明倍頻器的電路圖。本發(fā)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(jīng)過倍頻放大機(jī)基波抑制后，合并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(dāng)這兩路信號在輸出端被合成后，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(fā)明的倍頻器的倍頻技術(shù)可以直接獲得毫米、亞毫米波段倍頻源，用在雷達(dá)、電子通信、射頻天文學(xué)、軍事偵察等各個(gè)領(lǐng)域。
[0025]具體地，第一 Lange f禹合器I用于對輸入信號做出響應(yīng)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(yōu)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,用于從第一 Lange稱合器I接收第一傳輸信號，并通過對第一傳輸信號進(jìn)行倍頻放大和進(jìn)行基波抑制，在本實(shí)施方式中，第一Lange耦合器I的頻率范圍為27GHz?32GHz。第二傳輸電路與第一 Lange耦合器I連接，用于從第一 Lange耦合器I接收第二傳輸信號的第二傳輸電路，并通過對第二傳輸信號進(jìn)行倍頻放大和進(jìn)行基波抑制。位于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于第二 Lange稱合器3,該第二 Lange稱合器3用于合并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位于基頻波段工作，該第二 Lange耦合器3位于三倍頻波段工作。優(yōu)選地，在本實(shí)施方式中，第二Lange耦合器3的頻率范圍為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，用于對基波進(jìn)一步抑制濾除，以得到較純凈的三次諧波。本發(fā)明中電路中采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(fā)明的實(shí)施方式中，第一傳輸電路包括輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)21和輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)24以及依序連接在輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)21和輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)24之間用于輸入信號倍頻放大的放大器電路和用于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(wǎng)絡(luò)21和輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)24以及依序連接在輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)21和輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)24之間用于輸入信號倍頻放大的放大器電路和用于抑制基波的第二濾波電路23。優(yōu)選地，該放大器電路為PHEMT管22，其中，該P(yáng)HEMT管22的柵極與輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)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(fā)明中的第一 Lange耦合器I和第二 Lange耦合器3均包括輸入端口 11、直通端口 12、耦合端口 13以及隔離端口 14。具體地，輸入信號自輸入端口 11進(jìn)入，部分輸入信號直接送到直通端口 12輸出，部分輸入信號通過耦合到耦合端口 13輸出，另外，在理想的情況下，沒有功率傳送到隔離端口 14。本發(fā)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的直通端口 12和稱合端口 13之間存在90度的相位差。本發(fā)明的第一 Lange稱合器I和第二 Lange耦合器3的設(shè)計(jì)參數(shù)主要有四個(gè)，圖2中，Ztl表示輸入輸出微帶線的特征阻抗，W表示微帶線的寬度，S表示兩個(gè)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(fā)明的第一 Lange耦合器I和第二 Lange耦合器3的設(shè)計(jì)使其可用于耦合較強(qiáng)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(shí)過于松散的缺點(diǎn)，而且很容易實(shí)現(xiàn)3dB耦合比，并且具有一個(gè)倍頻程或更寬的帶寬。
[0028]請配合參照圖1至圖3，在本發(fā)明中，輸入信號fin通過頻率范圍為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(jīng)輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)21進(jìn)行阻抗變換，并同時(shí)傳送到PHEMT管22的柵極，由PHEMT管22的漏極進(jìn)行移相輸出，仍然正交的兩路信號依次經(jīng)過濾波電路23、輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)24進(jìn)行阻抗下變換，濾除基波和二次諧波后得到純凈的三次諧波，最后由頻率范圍為81GHz?96GHz的第二 Lange耦合器3將兩路信號進(jìn)行合成，再經(jīng)過一級濾波電路4，對基波進(jìn)行進(jìn)一步濾除，輸出較純凈的三次諧波3fin。在本實(shí)施方式中，第一 Lange稱合器I用于對功率分配，第二 Lange率禹合器3用于對功率合成。
[0029]綜上所述，本發(fā)明提出的倍頻器具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0030]1.可以利用倍頻技術(shù)直接獲得毫米波段、亞毫米波段倍頻源，適用于雷達(dá)、電子通信、射頻天文學(xué)、軍事偵察等各個(gè)【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0031]2.本發(fā)明的倍頻器容易產(chǎn)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(fā)明的倍頻器作為固態(tài)器件，其工作電壓、器件尺寸遠(yuǎn)小于真空電子器件，另外，在可靠性和使用壽命上也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過真空電子器件。
[0033]本發(fā)明提出一種雙平衡結(jié)構(gòu)倍頻器，通過對輸入信號做出響應(yīng)產(chǎn)生具有相位差的兩路信號，經(jīng)倍頻放大及基波抑制后合并為輸出信號，電路中通過采用兩級濾波電路以保證輸較純凈的三次諧波。
[0034]以上結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根據(jù)上述說明對本發(fā)明做出種種變化例。因而，實(shí)施例中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對本發(fā)明的限定，本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種倍頻器，其特征在于，包括: 第一 Lange耦合器，對輸入信號做出響應(yīng)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,用于從所述第一 Lange稱合器接收所述第一傳輸信號并對所述第一傳輸信號進(jìn)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,用于從所述第一 Lange稱合器接收所述第二傳輸信號并對所述第二傳輸信號進(jìn)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，用于合并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，連接于所述第二 Lange稱合器,用于對基波進(jìn)一步抑制濾除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倍頻器，其特征在于，所述第一傳輸電路包括輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)以及依序連接在所述輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和所述輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)之間用于輸入信號倍頻放大的放大器電路和用于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(wǎng)絡(luò)和輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)以及依序連接在所述輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和所述輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)之間用于輸入信號倍頻放大的放大器電路和用于抑制基波的第二濾波電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的倍頻器，其特征在于，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(wǎng)絡(luò)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(jù)權(quán)利要求1所述的倍頻器，其特征在于，所述第一Lange耦合器和所述第二Lange耦合器均包括輸入端口、直通端口、耦合端口以及隔離端口 ；輸入信號自所述輸入端口進(jìn)入，部分輸入信號自所述直通端口輸出，部分輸入信號自所述耦合端口輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的倍頻器，其特征在于，所述直通端口與所述耦合端口之間存在90度的相位差。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的倍頻器，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求1所述的倍頻器，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求1所述的倍頻器，其特征在于，所述第一Lange耦合器的頻率范圍為27GHz ?32GHz。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倍頻器，其特征在于，所述第二Lange耦合器的頻率范圍為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(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】周福泉 申請人:上海銀晟偉業(yè)信息技術(shù)有限公司