[发明专利]一种宽带太赫兹四次谐波混频电路、混频器及方法

说明书

本公开提供了一种宽带太赫兹四次谐波混频电路、混频器及方法，包括依次连接的射频信号耦合传输单元、非线性器件、本振滤波器、本振信号耦合传输单元和中频滤波单元；还包括射频输入端口、本振输入端口和中频输出端口，所述射频输入端口与射频信号耦合传输单元连接，本振输入端口与本振信号耦合传输单元连接，中频输出端口与中频滤波单元的输出端连接，所述本振滤波器为两级级联的滤波器结构；本公开有效解决了325GHz～500GHz宽频段内低变频损耗实现的问题，保障了325GHz～500GHz高性能、低成本接收机的实现，满足了325GHz～500GHz频段高性能测试仪器的要求。

技术领域

本公开涉及混频器技术领域，特别涉及一种宽带太赫兹四次谐波混频电路、混频器及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

基于肖特基二极管的太赫兹谐波混频器在太赫兹测试仪器、通讯、气象遥感等诸多领域获得了广泛的应用，而太赫兹平衡式偶次谐波混频器不仅具有良好的变频特性，同时不需要巴伦结构，因此电路结构简单易集成，成为了太赫兹接收机的首选方案之一。如何提高太赫兹偶次谐波混频器的带宽和降低变频损耗及噪声系数，也成为了太赫兹偶次谐波混频器重点解决的技术难题。

谐波混频技术可以有效的降低所需的本振驱动频率，采用n次谐波混频时，所需要本振的驱动频率为基波混频本振频率的1/n，这样可以大大的降低本振链路的设计和实现难度，同时带来了整体接收机成本的大幅度下降。理论上谐波次数n越小，变频损耗及噪声系数越小，但本振频率较高，实现就越困难，因此n的选择需要综合考虑混频器的性能与实现。325GHz～500GHz频段混频器覆盖了WR2.2标准波导频段，广泛应用于325GHz～500GHz频段的测试仪器中，通常为接收机的第一级，如何实现其在宽带下的低变频损耗、噪声温度等性能指标，成为了提高太赫兹测试仪器性能的关键。在325GHz～500GHz频段4次谐波混频需要的本振频率仅为81.25GHz～125GHz，同时4次谐波，较二次谐波在宽频带条件下，并未产生质的变化，成为了该频带宽带接收机的首选方案之一，特别是在太赫兹测试仪器接收机的应用方面。本公开发明人发现，有研究人员采用如图1所示的电路拓扑设计了430GHz～480GHz频段四次谐波混频器，拓扑电路主要包括5个部分，104射频信号耦合传输单元、非线性器件(反向并联二极管)105、射频低通滤波器106、本振信号耦合传输单元107、中频滤波单元108等。图1所示的电路拓扑，在整个电路中采用了单射频回路，且回路中的地相对于非线性器件距离较远，难以对本振的谐杂波信号进行匹配，同时本振信号滤波单元采用高低阻抗线的谐振单元，带宽和抑止特性相对较差，难以消除本振信号的影响，无法满足宽频带混频器的设计要求。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种宽带太赫兹四次谐波混频电路、混频器及方法，有效解决了325GHz～500GHz宽频段内低变频损耗实现的问题，保障了325GHz～500GHz高性能、低成本接收机的实现，满足了325GHz～500GHz频段高性能测试仪器的要求。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供了一种宽带太赫兹四次谐波混频电路。

一种宽带太赫兹四次谐波混频电路，包括依次连接的射频信号耦合传输单元、非线性器件、本振滤波器、本振信号耦合传输单元和中频滤波单元；

还包括射频输入端口、本振输入端口和中频输出端口，所述射频输入端口与射频信号耦合传输单元连接，本振输入端口与本振信号耦合传输单元连接，中频输出端口与中频滤波单元的输出端连接，所述本振滤波器为两级级联的滤波器结构。

作为可能的一些实现方式，两级级联的滤波器的截止频率分别是125GHz和250GHz。

作为可能的一些实现方式，所述射频信号耦合传输单元连接有用于接地的射频探针，非线性反向并联二极管的近端接地。