[发明专利]一种无本振滤波器结构的太赫兹混频器

说明书

本发明公开了一种无本振滤波器结构的太赫兹混频器，包括RF输入波导、LO输入波导、减高波导、混频电路基板和悬置微带探针段，悬置微带探针段设置有RF探针和LO探针；该太赫兹混频器基于整体电路法，通过调整整体电路匹配，将电路能量尽量转换到中频，从而自然完成隔离，不再设计本振滤波器，极大的简化混频器的结构，减小了混频器的整体尺寸，减短了石英基板的长度，从而减小了传输损耗，加宽了混频器的带宽，提升了混频整体性能，并且该太赫兹混频器还具有结构简单、加工方便，易于实现的优点，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及太赫兹混频器技术领域，具体而言，涉及一种无本振滤波器结构的太赫兹混频器。

背景技术

波长为3mm～30um的电磁波称为太赫兹波，其长波段临近毫米波，短波段靠近红外线，处于电子学与光子学的交叉区域。与较低频段的微波相比，它们的特点是：1、利用的频谱范围宽，信息容量大。2、易实现窄波束和高增益的天线，因而分辨率高，抗干扰性好。3、穿透等离子体的能力强。4、多普勒频移大，测速灵敏度高。太赫兹波在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学和波谱学方面都有重大的意义。混频器是一个三端口网络，通过二极管的非线性产生不同的频率，再由频率选择电路选择出所需要的频率。太赫兹收发前端广泛应用在通信、雷达等近乎所有的毫米波与太赫兹应用系统中，解决信号的频率变换问题，是系统的核心组成部分，主要由混频器、滤波器以及放大器等关键器件组成。其中，毫米波与太赫兹混频器是收发前端的核心器件，其功能是将毫米波或太赫兹射频信号下变频到中频信号实现频谱的向下搬移，或将中频信号上变频到毫米波或太赫兹射频信号实现频谱的向上搬移，其技术指标的优劣很大程度上影响了毫米波与太赫兹系统的整体性能。因此，高性能毫米波与太赫兹混频器的研制是毫米波与太赫兹技术的关键研究方向之一。

在太赫兹频段，当频率较低时，屏蔽腔尺寸相对较宽，石英基片适当长一些长宽比也不会太高，而当频率高到一定程度时，为保证单模传输，屏蔽腔一般设计较窄，而中频滤波器，本振滤波器以及之间匹配结构较长，致使传统方法与结构设计出的混频器长宽比普遍过高。在太赫兹混频器中，石英作为基板损耗小，高频性能好，但是石英质地很脆，容易碎，如果长宽比过高石英的中间会翘曲，使电路不平整，增加装配难度，装配完后也不再是平面电路，而是一个弧形，影响混频器性能，增加损耗，混频器的尺寸也较大，另一方面电路的稳定性相对较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无本振滤波器结构的太赫兹混频器，其简化了电路，减小了石英的长宽比，通过牺牲一定的隔离度换取了混频器整体性能的提升，具有结构尺寸小、易于实现等优点，在太赫兹波混频器中具有良好的应用前景。

本发明的实施例是这样实现的：

一种无本振滤波器结构的太赫兹混频器，其包括RF输入波导、LO输入波导、减高波导、混频电路基板和悬置微带探针段，混频电路基板的一端为IF微带输出端，混频电路基板的另一端为屏蔽腔体结构，RF输入波导和LO输入波导分别连接两个不同的减高波导，两个减高波导通过悬置微带探针段相互间隔地连接在混频电路基板上，两个悬置微带探针段之间设置有肖特基二极管，两个悬置微带探针段上分别设置有RF探针和LO探针，肖特基二极管分别与RF探针和LO探针之间连接有高阻抗线，混频电路基板上设置有混频电路，混频电路位于上述腔体结构内。

在本发明较佳的实施例中，上述太赫兹混频器通过肖特基二极管整体调节混频电路、提高变频效率，使能量尽量转换到中频，从而实现本振与射频的自然隔离。

在本发明较佳的实施例中，上述RF输入波导和LO输入波导分别在混频电路基板的两侧形成腔体结构，RF输入波导和LO输入波导的腔体结构对称，且形成闭合波导，混频电路的屏蔽腔体结构也为闭合波导。

在本发明较佳的实施例中，上述闭合波导结构的尺寸随工作频率变化而改变。

在本发明较佳的实施例中，上述混频电路是微波平面集成电路，采用悬置微带线实现。