[发明专利]一种超宽带信号频段合成电路及合成方法

说明书

技术领域

本发明属于信号频段合成技术领域，尤其涉及的是一种超宽带信号频段合成电路及合成方法。

背景技术

自20世纪80年代以来，现代通信、电子对抗等技术对微波毫米波信号源的频率稳定度、频谱纯度及频率范围提出了越来越高的要求，信号源的频率范围越来越宽，两端正不断向更低频率(DC)和更高频率扩展，如Agilent公司的8257D信号源频率范围已经覆盖250kHz-70GHz，10MHz以上信号输出时频谱纯度优于-45dBc。单个振荡器根本无法满足要求，要实现如此超宽带、高纯频谱信号的输出，必须借助于超宽带信号频段合成电路。目前多采用混频、分频、倍频等方式得到相应的窄频段信号，放大、滤波等相应处理后经宽带信号合成电路将上述两段或多段信号频段合成输出，以实现信号源宽带输出的目的。目前，信号频段合成一般采用电子开关（集成或分立的PIN二极管或FET开关）或机械开关实现，如图1所示；也可以采用功分器（为实现宽带信号频段合成，一般采用等电阻功分器）、耦合器等实现信号频段合成，示意图分别如图2、图3所示。

图1所示的信号频段合成通过开关切换实现，当开关为机械开关时，由于其开关切换速度有限，不能用于合成信号的扫频输出；当使用集成或分立的PIN二极管或FET开关时，即使在频率低端，损耗也较大，随着频率的提高，损耗会进一步增大；承受功率有限，且会恶化输入信号的频谱。

图2所示的信号频段合成通过电阻功分器实现，为实现宽频段信号合成一般采用等电阻功分器时，此时两路输入信号损耗都较大，理论损耗6dB。

图3所示的信号频段合成通过定向耦合器，输入信号1经耦合器的主路直接输出，输入信号2耦合至主路输出，从而实现信号频段合成。输入信号1的频率高端及输入信号2的损耗为耦合器的耦合度，损耗较大。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种超宽带信号频段合成电路及合成方法。

本发明的技术方案如下：

一种超宽带信号频段合成电路，其中，在平板状绝缘介质基片上设置有低频信号输入端、高频信号输入端和信号频段合成输出端；所述平板状绝缘介质基片上还设置有集成于微带线中的薄膜电容；所述微带线还设置连接第一PIN二极管及第二PIN二极管；所述薄膜电容下电极直接连通低频信号输入端和信号频段合成输出端；第一PIN二极管及第二PIN二极管通过所述薄膜电容上电极实现串联连接；所述第二PIN二极管接地端与信号频段合成输出端微带线中心距离为高频信号输入信号中心频率的四分之一导波波长。

所述的超宽带信号频段合成电路，其中，所述平板状绝缘介质基片为纯度99.6%以上的氧化铝基片或纯度98%的氮化铝基片或蓝宝石基片；所述平板状绝缘介质基片的厚度为0.1mm～1mm或0.254±0.1mm。

所述的超宽带信号频段合成电路，其中，所述微带线和所述薄膜电容通过薄膜光刻工艺实现。

所述的超宽带信号频段合成电路，其中，所述薄膜电容的介质材料为聚酰亚胺或氮化硅。

所述的超宽带信号频段合成电路，其中，所述第一PIN二极管及第二PIN二极管的截止频率为10倍-15倍最高工作频率。

所述的超宽带信号频段合成电路，其中，所述第一PIN二极管及第二PIN二极管的自身串联电阻值为0-5欧姆。

所述的超宽带信号频段合成电路，其中，所述高频信号输入端的输入信号为0.1-1倍一个频程。

所述的超宽带信号频段合成电路的合成方法，其中，包括如下步骤：

步骤1：设置平板状绝缘介质基片上还设置有集成于微带线中的薄膜电容；所述薄膜电容上电极还设置连接第一PIN二极管及第二PIN二极管；

步骤2：设置输入信号1的频率范围为DC-F1、输入信号2的频率范围为F1-F2，将输入信号1及输入信号2合成为一路信号输出，输出信号的频率范围为DC-F2；

步骤3：当波段控制信号S为低电平时，第一PIN二极管及第二PIN二极管截止，输入信号1经薄膜电容的下电极直接输出，从而使得低频段信号最低频率从DC开始；当波段控制信号S为高电平时，第一PIN二极管及第二PIN二极管导通，输入信号2经第一PIN二极管输出。

所述的合成方法，其中，所述第一PIN二极管及第二PIN3二极管通过所述薄膜电容上电极实现串联连接；所述第二PIN二极管接地端与信号频段合成输出端微带线中心距离为高频信号输入信号中心频率的四分之一导波波长。