本發(fā)明涉及太赫茲波領(lǐng)域，具體涉及一種太赫茲鏡頻抑制混頻電路。

背景技術(shù)：

太赫茲波(terahertz)是指頻段介于0.1～10thz，波長(zhǎng)介于0.03mm～3mm范圍內(nèi)的電磁波。它既是電子學(xué)向光學(xué)區(qū)域的過(guò)渡，更是宏觀向微觀理論的過(guò)渡，這說(shuō)明電子或光學(xué)的理論方法都可以嘗試運(yùn)用。太赫茲特殊的頻段使其擁有許多特點(diǎn)：如信息容量高、分辨率高、空間和時(shí)間相干性好以及光譜的特征吸收等。這些獨(dú)特性必然使得太赫茲波具備重大的研究?jī)r(jià)值，在無(wú)線通信、天文、雷達(dá)遙感探測(cè)、安全檢測(cè)和國(guó)防軍務(wù)等諸多領(lǐng)域都擁有巨大的應(yīng)用前景。

目前，太赫茲技術(shù)在國(guó)際上被公認(rèn)為是一個(gè)非常重要的交叉領(lǐng)域，可廣泛應(yīng)用于高速通信、雷達(dá)監(jiān)測(cè)、安檢成像和生物醫(yī)療診斷等領(lǐng)域。太赫茲技術(shù)的巨大應(yīng)用空間得益于太赫茲波透視性、安全性、瞬態(tài)性、光譜分辨力和寬帶等特性。太赫茲波的優(yōu)良特性具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)很多非金屬材料和非極性材料對(duì)太赫茲波的吸收能力較弱，從而使太赫茲波以較小的衰減從陶瓷、脂肪、塑料、紡織物中透射，這一特性可以應(yīng)用于檢測(cè)、成像等領(lǐng)域；(2)太赫茲波具有良好的安全性。與x射線相比，太赫茲波光子能量低，不足以引起原子激發(fā)，破壞分子結(jié)構(gòu)，從而對(duì)生物組織造成離子化的破壞作用，因而成為生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)的理想照射源；(3)典型太赫茲脈沖的脈寬在皮秒級(jí)，適合應(yīng)用在精確時(shí)間分辨技術(shù)和采樣技術(shù)；在信噪比方面，太赫茲脈沖比遠(yuǎn)紅外脈沖高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，可有效抑制遠(yuǎn)紅外背景噪聲干擾；(4)大多數(shù)分子的轉(zhuǎn)動(dòng)或震動(dòng)能階均包含在太赫茲波段，許多有機(jī)分子對(duì)太赫茲頻段的波呈現(xiàn)出吸收和色散特性，這些特點(diǎn)使太赫茲頻段包含了豐富的光譜信息，利用該特性可以識(shí)別有機(jī)分子，在醫(yī)學(xué)成像、遙感領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景；(5)太赫茲波波長(zhǎng)小，頻率范圍從0.1thz到10thz，帶寬資源豐富；用于通信領(lǐng)域，可以避開(kāi)現(xiàn)階段較為擁擠的通信頻段。

在各應(yīng)用場(chǎng)景中，太赫茲信號(hào)的接收技術(shù)是太赫茲系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成，混頻器作為收發(fā)機(jī)中的關(guān)鍵部件之一，其性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有較重要的影響，特別是在太赫茲頻段，由于缺少低噪放，混頻器通常作為接收機(jī)的第一級(jí)電路，其性能將直接決定接收機(jī)噪聲性能。在太赫茲接收機(jī)系統(tǒng)中，混頻器接收到ωlo+ωif或ωlo-ωif兩種不同的射頻信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生相同的中頻信號(hào)，我們不需要的射頻信號(hào)即稱為鏡像頻率，因?yàn)樗幱谳斎胄盘?hào)相對(duì)于本振信號(hào)的鏡像位置。鏡像頻率與本振混頻后產(chǎn)生的中頻信號(hào)與需要的中頻信號(hào)混雜在一起無(wú)法區(qū)分，會(huì)惡化混頻器的噪聲系數(shù)。此外，對(duì)某些接收機(jī)系統(tǒng)，鏡像上可能存在干擾信號(hào)，會(huì)引起接收機(jī)的虛假響應(yīng)。傳統(tǒng)方法采用鏡頻濾波器來(lái)抑制鏡頻信號(hào)，但這種方法往往僅適用于高中頻的情況。當(dāng)信號(hào)頻率上升到太赫茲頻段時(shí)，將導(dǎo)致濾波器的中心頻率高，而帶寬極窄，這給實(shí)際制作到來(lái)很大的困難，工程上往往不予考慮。目前現(xiàn)有的太赫茲全固態(tài)混頻電路方案不存在抑制鏡像頻率的設(shè)計(jì)方案；同時(shí)，目前大多數(shù)超外差接收機(jī)多采用諧波混頻器，諧波混頻器需要較高的本振驅(qū)動(dòng)功率，這會(huì)導(dǎo)致電路功耗升高，造成器件的發(fā)熱，減少器件的壽命；受制于加工條件的限制，電路具有多個(gè)端口輸入輸出的情況下多采用多級(jí)電路排布，設(shè)計(jì)中整體電路中需要多個(gè)基片和腔體，并且需要波導(dǎo)或探針連接各個(gè)電路。這樣設(shè)計(jì)加工比較復(fù)雜、成本高且具有不必要的傳輸損耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是在太赫茲頻段抑制鏡像頻率，目的在于提供一種太赫茲鏡頻抑制混頻電路，實(shí)現(xiàn)了在太赫茲頻段抑制鏡像頻率，優(yōu)化接收機(jī)噪聲系數(shù)，防止鏡像頻率干擾太赫茲接收機(jī)系統(tǒng)，產(chǎn)生虛假相應(yīng)，降低系統(tǒng)誤碼率。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種太赫茲鏡頻抑制混頻電路，包括一種太赫茲鏡頻抑制混頻電路，包括射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器、太赫茲基波混頻器、本振h面波導(dǎo)功分器和中頻分支線耦合器，所述射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器將進(jìn)入的射頻信號(hào)平分成兩路相互正交的信號(hào)，經(jīng)波導(dǎo)耦合到兩個(gè)太赫茲基波混頻器；所述本振h面波導(dǎo)功分器將本振驅(qū)動(dòng)信號(hào)波導(dǎo)耦合到兩個(gè)太赫茲基波混頻器中，兩個(gè)太赫茲基波混頻器中產(chǎn)生的中頻信號(hào)進(jìn)入中頻分支線耦合器后，得到分離的高邊帶中頻輸出和低邊帶中頻輸出。

在太赫茲頻段，接收機(jī)靈敏度較高，頻帶范圍較大，所收到的雜散信號(hào)較多。本發(fā)明采用本振h面波導(dǎo)功分器和射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器將信號(hào)以不同的相位加載到兩個(gè)太赫茲基波混頻器上，構(gòu)成鏡頻抑制混頻電路。射頻信號(hào)ωlo+ωif(通常稱為高邊帶信號(hào))和ωlo-ωif(通常稱為低邊帶信號(hào))同時(shí)進(jìn)入射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器，耦合出兩路具有90度相位差的信號(hào)，本振信號(hào)通過(guò)波導(dǎo)分支電橋無(wú)相差的本振h面波導(dǎo)功分器為兩個(gè)太赫茲基波混頻器提供本振驅(qū)動(dòng)，混頻產(chǎn)生的兩路中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)中頻分支線耦合器上的中頻正交電路的相位變換，即可將高邊帶中頻信號(hào)和低邊帶中頻信號(hào)區(qū)分開(kāi)，從中選擇所需要的邊帶信號(hào)輸出，不需要的一端接匹配負(fù)載，即達(dá)到了鏡頻抑制的目的。

本發(fā)明采用本振h面波導(dǎo)功分器和射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器將信號(hào)以不同的相位加載到兩個(gè)太赫茲基波混頻器上，通過(guò)對(duì)信號(hào)相位的合理處理，構(gòu)成鏡頻抑制混頻電路，抑制鏡像頻率，防止鏡像頻率信號(hào)對(duì)太赫茲全固態(tài)接收機(jī)產(chǎn)生的干擾，產(chǎn)生虛假響應(yīng)，提高接收機(jī)的噪聲系數(shù)，降低系統(tǒng)誤碼率，提高系統(tǒng)的整體性能。

本發(fā)明采用了對(duì)本振驅(qū)動(dòng)功率需求較低的太赫茲基波混頻器，雜散信號(hào)少，壓縮點(diǎn)高，也降低了系統(tǒng)的功耗。

優(yōu)選的，所述太赫茲基波混頻器包括射頻波導(dǎo)-微帶線、肖特基二極管、本振波導(dǎo)-微帶線和中頻濾波器，射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器的兩個(gè)輸出端口上均連接射頻波導(dǎo)-微帶線，本振h面波導(dǎo)功分器的兩個(gè)輸出端口上均連接本振波導(dǎo)-微帶線，射頻波導(dǎo)-微帶線和本振波導(dǎo)-微帶線均與肖特基二極管連接，混頻產(chǎn)生的中頻信號(hào)經(jīng)由中頻濾波器輸出，中頻濾波器輸出端連接中頻分支線耦合器。

為了提高本電路的穩(wěn)定性，進(jìn)一步抑制鏡像頻率，防止鏡像頻率信號(hào)對(duì)太赫茲全固態(tài)接收機(jī)產(chǎn)生的干擾，產(chǎn)生虛假響應(yīng)，提高接收機(jī)的噪聲系數(shù)，降低系統(tǒng)誤碼率，提高系統(tǒng)的整體性能，所述肖特基二極管為同向串聯(lián)的多個(gè)二極管。

優(yōu)選的，所述肖特基二極管的輸入信號(hào)以te10模式饋入，肖特基二極管產(chǎn)生的諧波分量會(huì)沿著微帶線以tem模式傳輸。輸入信號(hào)在輸入波導(dǎo)中以te10模式饋入到二極管陣列中，而由二極管產(chǎn)生的諧波分量會(huì)沿著微帶線以tem模式傳播，由于這兩種模式的正交性，此結(jié)構(gòu)本振端口和射頻端口具有非常高的隔離度，阻止信號(hào)相互泄露，從而實(shí)現(xiàn)了本振端口和射頻端口間的隔離，提高了電路的性能。

優(yōu)選的，中頻濾波器為cmrc低通濾波器。本方案采用cmrc低通濾波器(緊致微帶諧振單元)，該諧振單元具有慢波效應(yīng)和諧振帶隙特性，能夠顯著提高太赫茲濾波器電路性能，同時(shí)該結(jié)構(gòu)具有尺寸小，加工工藝簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)等特點(diǎn)。

優(yōu)選的，所述射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器基于標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)wr-4.3構(gòu)成，是一種四端口的緊耦合正交混合電橋，由輸入端口1、直通端口2、耦合端口3以及隔離端口4組成，其中直通端和耦合端作為輸出端口，且兩路輸出端口信號(hào)存在90°的相位差。

優(yōu)選的，所述隔離端口4接匹配負(fù)載。

為了避免多級(jí)電路的排布，利用3d打印技術(shù)在垂直方向上加工本振h面波導(dǎo)功分器。采用3d打印技術(shù)加工本振h面波導(dǎo)功分器，不僅可以極大地減小傳統(tǒng)微機(jī)械加工切斷壁電流導(dǎo)致的傳輸損耗，降低了電路的插入損耗，更可以使電路從傳統(tǒng)平面電路向新型立體電路結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。這種新型立體電路結(jié)構(gòu)使得中頻耦合環(huán)電路和混頻器的微帶線結(jié)構(gòu)可構(gòu)建在同一個(gè)平面上直接連接，合理利用了模塊內(nèi)部的空間，避免了多層電路排布的繁瑣，有效簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)和加工，減少了過(guò)渡結(jié)構(gòu)，節(jié)約成本，減少了電路內(nèi)部的損耗；所述本振h面波導(dǎo)功分器為采用3d打印技術(shù)加工的本振h面y型波導(dǎo)功分器。

優(yōu)選的，所述本振h面波導(dǎo)功分器基于標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)wr-4.3構(gòu)成。

為了實(shí)現(xiàn)功分器在寬頻帶內(nèi)良好的匹配特性，提升整體電路性能，調(diào)整楔形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)和高可以實(shí)現(xiàn)功分器在寬頻帶內(nèi)良好的匹配特性；所述本振h面波導(dǎo)功分器的功分端口為三角楔形結(jié)構(gòu)，三角楔形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)和高能夠調(diào)整。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明采用本振h面波導(dǎo)功分器和射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器將信號(hào)以不同的相位加載到兩個(gè)太赫茲基波混頻器上，通過(guò)對(duì)信號(hào)相位的合理處理，構(gòu)成鏡頻抑制混頻電路，抑制鏡像頻率，防止鏡像頻率信號(hào)對(duì)太赫茲全固態(tài)接收機(jī)產(chǎn)生的干擾，產(chǎn)生虛假響應(yīng)，提高接收機(jī)的噪聲系數(shù)，降低系統(tǒng)誤碼率，提高系統(tǒng)的整體性能。

2、本發(fā)明采用了對(duì)本振驅(qū)動(dòng)功率需求較低的太赫茲基波混頻器，雜散信號(hào)少，壓縮點(diǎn)高，也降低了系統(tǒng)的功耗。

3、本發(fā)明采用cmrc低通濾波器(緊致微帶諧振單元)，該諧振單元具有慢波效應(yīng)和諧振帶隙特性，能夠顯著提高太赫茲濾波器電路性能，同時(shí)該結(jié)構(gòu)具有尺寸小，加工工藝簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)等特點(diǎn)。

4、本發(fā)明采用3d打印技術(shù)加工本振h面波導(dǎo)功分器，不僅可以極大地減小傳統(tǒng)微機(jī)械加工切斷壁電流導(dǎo)致的傳輸損耗，降低了電路的插入損耗，更可以使電路從傳統(tǒng)平面電路向新型立體電路結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變；這種新型立體電路結(jié)構(gòu)使得中頻耦合環(huán)電路和混頻器的微帶線結(jié)構(gòu)可構(gòu)建在同一個(gè)平面上直接連接，合理利用了模塊內(nèi)部的空間，避免了多層電路排布的繁瑣，有效簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)和加工，減少了過(guò)渡結(jié)構(gòu)，節(jié)約成本，減少了電路內(nèi)部的損耗。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為肖特基二極管結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為太赫茲基波混頻器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為中頻濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器仿真結(jié)果；

圖7為本振h面波導(dǎo)功分器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本振h面波導(dǎo)功分器仿真結(jié)果；

圖9為中頻分支線耦合器結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中標(biāo)記及對(duì)應(yīng)的零部件名稱：

1、射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器；2、射頻波導(dǎo)-微帶線；3、太赫茲基波混頻器；4、肖特基二極管；5、高邊帶中頻輸出信號(hào)；6、本振h面波導(dǎo)功分器；7、本振波導(dǎo)-微帶線；8、中頻濾波器；9、中頻分支線耦合器；10、低邊帶中頻輸出信號(hào)。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例1：

如圖1-9所示，本發(fā)明包括一種太赫茲鏡頻抑制混頻電路，包括射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器1、太赫茲基波混頻器3、本振h面波導(dǎo)功分器6和中頻分支線耦合器9，所述射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器1將進(jìn)入的射頻信號(hào)平分成兩路相互正交的信號(hào)，經(jīng)波導(dǎo)耦合到兩個(gè)太赫茲基波混頻器3；所述本振h面波導(dǎo)功分器6將本振驅(qū)動(dòng)信號(hào)波導(dǎo)耦合到兩個(gè)太赫茲基波混頻器3中，兩個(gè)太赫茲基波混頻器3中產(chǎn)生的中頻信號(hào)進(jìn)入中頻分支線耦合器9后，得到分離的高邊帶中頻輸出5和低邊帶中頻輸出10。

在各應(yīng)用場(chǎng)景中，太赫茲信號(hào)的接收技術(shù)是太赫茲系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成，混頻器作為收發(fā)機(jī)中的關(guān)鍵部件之一，其性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有較重要的影響，特別是在太赫茲頻段，由于缺少低噪放，混批器通常作為接收機(jī)的第一級(jí)電路，其性能將直接決定接收機(jī)噪聲性能。在太赫茲接收機(jī)系統(tǒng)中，鏡像噪聲會(huì)惡化混頻器的噪聲系數(shù)。此外，對(duì)某些接收機(jī)系統(tǒng)，鏡像上可能存在干擾信號(hào)，會(huì)引起接收機(jī)的虛假響應(yīng)。

在太赫茲頻段，接收機(jī)靈敏度較高，頻帶范圍較大，所收到的雜散信號(hào)較多。本發(fā)明采用本振h面波導(dǎo)功分器和射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器將信號(hào)以不同的相位加載到兩個(gè)太赫茲基波混頻器上，構(gòu)成鏡頻抑制混頻電路。射頻信號(hào)ωlo+ωif(通常稱為高邊帶信號(hào))和ωlo-ωif(通常稱為低邊帶信號(hào))同時(shí)進(jìn)入射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器，耦合出兩路具有90度相位差的信號(hào)，本振信號(hào)通過(guò)波導(dǎo)分支電橋無(wú)相差的本振h面波導(dǎo)功分器為兩個(gè)太赫茲基波混頻器提供本振驅(qū)動(dòng)，混頻產(chǎn)生的兩路中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)中頻分支線耦合器上的中頻正交電路的相位變換，即可將高邊帶中頻信號(hào)和低邊帶中頻信號(hào)區(qū)分開(kāi)，從中選擇所需要的邊帶信號(hào)輸出，不需要的一端接匹配負(fù)載，即達(dá)到了鏡頻抑制的目的。

本發(fā)明采用本振h面波導(dǎo)功分器和射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器將信號(hào)以不同的相位加載到兩個(gè)太赫茲基波混頻器上，通過(guò)對(duì)信號(hào)相位的合理處理，構(gòu)成鏡頻抑制混頻電路，抑制鏡像頻率，防止鏡像頻率信號(hào)對(duì)太赫茲全固態(tài)接收機(jī)產(chǎn)生的干擾，產(chǎn)生虛假響應(yīng)，提高接收機(jī)的噪聲系數(shù)，降低系統(tǒng)誤碼率，提高系統(tǒng)的整體性能。

本發(fā)明采用了對(duì)本振驅(qū)動(dòng)功率需求較低的太赫茲基波混頻器，雜散信號(hào)少，壓縮點(diǎn)高，也降低了系統(tǒng)的功耗。

實(shí)施例2：

如圖3所示，本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上優(yōu)選如下：太赫茲基波混頻器3包括射頻波導(dǎo)-微帶線2、肖特基二極管4、本振波導(dǎo)-微帶線7和中頻濾波器8，射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器1的兩個(gè)輸出端口上均連接射頻波導(dǎo)-微帶線2，本振h面波導(dǎo)功分器6的兩個(gè)輸出端口上均連接本振波導(dǎo)-微帶線7，射頻波導(dǎo)-微帶線2和本振波導(dǎo)-微帶線7均與肖特基二極管4連接，混頻產(chǎn)生的中頻信號(hào)經(jīng)由中頻濾波器8輸出，中頻濾波器8輸出端連接中頻分支線耦合器9。其中的射頻波導(dǎo)-微帶線2和本振波導(dǎo)-微帶線7采用波導(dǎo)減高的形式可以使匹配更加良好。太赫茲基波混頻器由射頻端口過(guò)渡、本振端口過(guò)渡、中頻低通濾波器三部分組成，在射頻過(guò)渡端通過(guò)微帶線和上腔體充分接觸實(shí)現(xiàn)射頻和直流的接地。

如圖2所示，肖特基二極管4為同向串聯(lián)的多個(gè)二極管。肖特基二極管是太赫茲全固態(tài)混頻器的核心器件，它具有噪聲小，帶寬大，工作穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和截止頻率高的特點(diǎn)。在太赫茲頻段波長(zhǎng)很小，電磁波的波長(zhǎng)與二極管的物理尺寸相近，二極管的結(jié)構(gòu)和封裝會(huì)引起寄生效應(yīng)，各部分的寄生參數(shù)對(duì)其非線性特性有重要的影響。在電路仿真時(shí)，需要考慮寄生電容、寄生電感等寄生參數(shù)。因此建立平面肖特基混頻管三維電磁模型是非常有必要的，本混頻器采用的二極管為同向串聯(lián)二極管，提高本電路的穩(wěn)定性，進(jìn)一步抑制鏡像頻率，防止鏡像頻率信號(hào)對(duì)太赫茲全固態(tài)接收機(jī)產(chǎn)生的干擾，產(chǎn)生虛假響應(yīng)，提高接收機(jī)的噪聲系數(shù)，降低系統(tǒng)誤碼率，提高系統(tǒng)的整體性能。

肖特基二極管4的輸入信號(hào)在輸入波導(dǎo)中以te10模式饋入，肖特基二極管4產(chǎn)生的諧波分量會(huì)沿著微帶線以tem模式傳輸。輸入信號(hào)在輸入波導(dǎo)中以te10模式饋入到二極管陣列中，而由二極管產(chǎn)生的諧波分量會(huì)沿著微帶線以tem模式傳播，由于這兩種模式的正交性，此結(jié)構(gòu)本振端口和射頻端口具有非常高的隔離度，阻止信號(hào)相互泄露，從而實(shí)現(xiàn)了本振端口和射頻端口間的隔離，提高了電路的性能。

如圖4所示，中頻濾波器8為cmrc低通濾波器。輸出端采用50歐姆微帶阻抗線實(shí)現(xiàn)，具有寬頻帶抑制寄生通帶的特性，這樣可以阻止諧波信號(hào)、本振信號(hào)、射頻信號(hào)由中頻段輸出并將其反射回去，提高倍頻和混頻效率；其中標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)wr-4.3具有抑制低頻信號(hào)的作用，因此中頻信號(hào)、本振信號(hào)、基波信號(hào)不會(huì)從射頻端輸出。本方案采用cmrc低通濾波器(緊致微帶諧振單元)，該諧振單元具有慢波效應(yīng)和諧振帶隙特性，能夠顯著提高太赫茲濾波器電路性能，同時(shí)該結(jié)構(gòu)具有尺寸小，加工工藝簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)等特點(diǎn)。

在太赫茲頻段，電路尺寸急劇減小，導(dǎo)致傳統(tǒng)微帶線耦合器加工困難。波導(dǎo)電橋是一種非常常用的能夠在太赫茲波段內(nèi)實(shí)現(xiàn)功率分配/合成的電路結(jié)構(gòu)，而且分支波導(dǎo)定向耦合器是一種四端口的緊耦合正交混合電橋，具有各端口匹配、隔離度高、插入損耗小等優(yōu)點(diǎn)，改善了三端口元件的不足，而且具有高功率容量的特性，使其在大功率合成中具有非常高的應(yīng)用潛力。本方案中的射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器1基于標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)wr-4.3構(gòu)成，是一種四端口的緊耦合正交混合電橋，由輸入端口1、直通端口2、耦合端口3以及隔離端口4組成，其中直通端和耦合端作為輸出端口，且兩路輸出端口信號(hào)存在90°的相位差。本發(fā)明使用了基于微帶線的經(jīng)典分支線耦合器模型，其結(jié)構(gòu)如圖所示，當(dāng)中頻信號(hào)分別由端口1和端口4進(jìn)入分支線耦合器電路后，2端口輸出為低邊帶信號(hào)，3端口輸出為高邊帶信號(hào)，兩個(gè)邊帶存在90度的相移，我們可以根據(jù)需要選擇需要的邊帶，在另一個(gè)邊帶接外部偏置，即可達(dá)到抑制鏡頻的作用。

如圖5-6所示，由仿真結(jié)果可以看出射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器回波損耗在頻帶200ghz～240ghz范圍內(nèi)基本優(yōu)于20db，插入損耗小于0.1db，也可以看出端口2與端口3間的相位差基本為90度。良好的傳輸性能使得在較寬的頻帶范圍內(nèi)射頻信號(hào)都能以較小的損耗加載到兩個(gè)混頻器上。

所述隔離端口4接匹配負(fù)載。以便讓其他端口正常工作。

工作過(guò)程：射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器1平分成兩路相互正交的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)波導(dǎo)減高耦合到微帶線進(jìn)入兩個(gè)太赫茲基波混頻器3；其中本振驅(qū)動(dòng)信號(hào)由本振h面波導(dǎo)功分器6進(jìn)入，信號(hào)經(jīng)波導(dǎo)減高耦合到微帶線進(jìn)入太赫茲基波混頻器3；其中射頻信號(hào)和本振信號(hào)經(jīng)由基波混頻器的本振和射頻端口饋入肖特基二極管4參與混頻，混頻產(chǎn)生的各次諧波分量被中頻濾波器8濾掉，僅有中頻分量輸出，產(chǎn)生的中頻信號(hào)分別經(jīng)由各自的中頻低通濾波器輸出，進(jìn)入中頻分支線耦合器9；其中中頻分支線耦合器9承擔(dān)了相位變換和偏置的作用，直流偏置由探針加載到分支線耦合器其中一條分支線上，由于電路基片是相連接的，就為兩個(gè)基波混頻器3提供了直流偏置；射頻信號(hào)由于射頻3db分支波導(dǎo)定向耦合器1的作用，耦合出兩路具有90度相位差的信號(hào)，本振信號(hào)同向加載到太赫茲基波混頻器上，混頻產(chǎn)生的兩路中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)中頻濾波器上的中頻正交電路的相位變換，即可將高邊帶中頻信號(hào)和低邊帶中頻信號(hào)區(qū)分開(kāi)，從中選擇所需要的邊帶信號(hào)輸出，不需要的邊帶接匹配負(fù)載，即達(dá)到了鏡頻抑制的目的。

實(shí)施例3：

如圖7所示，本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上優(yōu)選如下：本振h面波導(dǎo)功分器為采用3d打印技術(shù)加工的本振h面y型波導(dǎo)功分器。為了避免多級(jí)電路的排布，利用3d打印技術(shù)在垂直方向上加工本振h面波導(dǎo)功分器。采用3d打印技術(shù)加工本振h面波導(dǎo)功分器，不僅可以極大地減小傳統(tǒng)微機(jī)械加工切斷壁電流導(dǎo)致的傳輸損耗，降低了電路的插入損耗，更可以使電路從傳統(tǒng)平面電路向新型立體電路結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。這種新型立體電路結(jié)構(gòu)使得中頻耦合環(huán)電路和混頻器的微帶線結(jié)構(gòu)可構(gòu)建在同一個(gè)平面上直接連接，合理利用了模塊內(nèi)部的空間，避免了多層電路排布的繁瑣，有效簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)和加工，減少了過(guò)渡結(jié)構(gòu)，節(jié)約成本，減少了電路內(nèi)部的損耗。

本振h面波導(dǎo)功分器基于標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)wr-4.3構(gòu)成。

本振h面波導(dǎo)功分器的功分端口為三角楔形結(jié)構(gòu)，三角楔形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)和高能夠調(diào)整。實(shí)現(xiàn)功分器在寬頻帶內(nèi)良好的匹配特性，提升整體電路性能，調(diào)整楔形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)和高可以實(shí)現(xiàn)功分器在寬頻帶內(nèi)良好的匹配特性。如圖8所示，由仿真結(jié)果可以看出h面y型波導(dǎo)功分器回波損耗也同樣在標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)wr4.3的全頻帶內(nèi)(170ghz～260ghz)實(shí)現(xiàn)了良好的傳輸性能，為實(shí)現(xiàn)寬頻帶低損耗混頻電路奠定了良好基礎(chǔ)。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。