CN104617881B - 具有多级减高波导匹配结构的太赫兹倍频器 - Google Patents
具有多级减高波导匹配结构的太赫兹倍频器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104617881B CN104617881B CN201510013045.7A CN201510013045A CN104617881B CN 104617881 B CN104617881 B CN 104617881B CN 201510013045 A CN201510013045 A CN 201510013045A CN 104617881 B CN104617881 B CN 104617881B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- waveguide
- multistage
- input
- output end
- frequency multiplier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Waveguides (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
本发明提供了一种具有多级减高波导匹配结构的太赫兹倍频器,属于太赫兹器件技术领域。本发明提供的太赫兹倍频器结构简单、加工方便,通过在倍频器的输入、输出端引入多段减高波导匹配结构以减小波导的特性阻抗,从而简化探针电路以及倍频器主电路的匹配网络,并可使输入信号以主模进行单模传输且抑制倍频器输出端的部分杂散波。
Description
技术领域
本发明属于太赫兹器件技术领域,具体涉及一种基于多级减高波导实现匹配结构的太赫兹倍频器。
背景技术
一般将频率在0.1-10THz的电磁波定义为太赫兹波,它介于毫米波和红外光之间,处于从电子学向光子学的过渡区。太赫兹频段在无线电物理领域称为亚毫米波,在光学领域则习惯称之为远红外光,THz波具有独特的瞬态性、宽带性、相干性和低能等特性,这些特性使其在安检、通信、雷达、射电天文中有广泛应用。
由于太赫兹波频率较高,为了得到稳定可靠的信号源,常常需要利用倍频的方法获得太赫兹波。而在倍频器的设计中电路的匹配好坏直接决定着倍频器的倍频效率和输出功率的大小,而倍频器中输入输出波导由于其尺寸相对较大使得其等效特性阻抗往往可达数百欧姆,相对与主传输线常用的50欧姆以及非线性器件的最佳输入阻抗都是巨大的,在满足相应带宽的条件下往往需要复杂的匹配网络以进行相应的阻抗变换和匹配,不仅会导致倍频器结构的复杂化,而且过多的匹配模块必然会引起更多的损耗,不利于提高倍频器的效率和输出功率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的上述问题,提供一种结构简单、具有多级减高波导匹配结构的倍频器。
为了解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种具有多级减高波导匹配结构的太赫兹倍频器,其结构如图1、2、3所示,其中图1为其正面俯视图,包括输入端多级减高波导101、微带倍频电路及输出端多级减高波导102,图2、图3分别为图1中输入端多级减高波导101的A-A截面图和B-B截面图,所述输入端、输出端多级减高波导均由宽边即H面宽度相等且窄边即E面宽度逐级减少的两个以上波导构成,所述输入端多级减高波导和输出端多级减高波导中E面宽度最窄的波导即末级波导的末端为短路面;
所述输入端多级减高波导的末级波导的长度大于基波频率的四分之一波导波长,所述输出端多级减高波导的末级波导的长度大于所需谐波频率的四分之一波导波长;所述输入端多级减高波导和输出端多级减高波导的末级波导均设有一开口,所述开口位于相应末级波导的H面径向轴线处且开口长边与轴线平行,所述输入端多级减高波导的开口与相应短路面的间距为基波频率的四分之一波导波长,所述输出端多级减高波导的开口与相应短路面的间距为输出谐波频率的四分之一波导波长;
微带倍频电路包括输入端E面微带探针和输出端E面微带探针,输入端E面微带探针通过所述输入端多级减高波导的开口伸入波导内,将能量从波导腔体耦合至微带倍频电路;输出端E面微带探针通过所述输出端多级减高波导的开口伸入波导内,将能量从微带耦合至输出端波导。
通过调整所述输入端多级减高波导和输出端多级减高波导的级数、各级波导的长度及E面宽度可实现微带倍频电路输入端及输出端的阻抗匹配;通过调整多级减高波导中末级波导的E面宽度可使输入信号以主模进行单模传输并抑制微带倍频电路输出端的杂散波。
进一步的,多级减高波导中各级波导的E面重合,但各级波导的中心轴线可不重合。
本发明的有益效果是:
本发明通过在倍频器的输入、输出端引入多段减高波导匹配结构以减小波导的特性阻抗,从而简化探针电路以及倍频器主电路的匹配网络,减小了电路的尺寸,增大了设计的灵活性,且多级减高波导匹配结构整体结构简单、加工方便。
附图说明
图1为本发明提供的具有多级减高波导匹配结构倍频器的结构示意图;
图2为本发明的输入端多级减高波导匹配结构的A-A剖面图;
图3为本发明的输入端多级减高波导匹配结构的B-B剖面图;
图4为本发明具体实施方式提供的具有多级减高波导匹配结构的太赫兹倍频器的微带倍频电路拓扑结构。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明进行更深入的详细说明。
本具体实施方式提供一种具有多级减高波导匹配结构的太赫兹倍频器,其结构如图1、2、3所示,其中图1为其正面俯视图,包括输入端多级减高波导101、微带倍频电路及输出端多级减高波导102,图2、图3分别为图1中输入端多级减高波导101的A-A截面图和B-B截面图,所述输入端、输出端多级减高波导均由宽边即H面宽度相等且窄边即E面宽度逐级减少的四个波导构成,所述输入端多级减高波导和输出端多级减高波导中E面宽度最窄的波导即末级波导的末端为短路面,所述末级波导的长度大于所述倍频器工作频率的四分之一波导波长,所述输入端多级减高波导和输出端多级减高波导的末级波导的H面轴线处均设有一开口,所述开口与所述短路面的间距为工作频率的四分之一波导波长。
所述微带倍频电路拓扑结构如图4所示,主要包括输入端E面微带探针1、高低阻抗线低通滤波器2、二极管对芯片4、输出端E面微带探针6。
所述输入端的E面微带探针1和高低阻抗线低通滤波器2通过一段阻抗为50欧姆、长度为基波频率对应的二分之一波导波长的微带线连接;所述高低阻抗线低通滤波器2通基波频率、阻所需的谐波频率。
所述高低阻抗线低通滤波器2的另一端和二极管对芯片4的输入端通过一段阻抗为50欧姆的微带线3连接,所述二极管对芯片4的输出端与一段阻抗为50欧姆的微带线5连接;所述微带线5的另一端与输出端E面微带探针6连接。
所述输入端E面微带探针1通过所述输入端多级减高波导的开口伸入波导内,将能量从波导腔体耦合至微带倍频电路;所述输出端E面微带探针6通过所述输出端多级减高波导的开口伸入波导内,将能量从微带耦合至输出端波导。
Claims (3)
1.一种具有多级减高波导匹配结构的太赫兹倍频器,包括输入匹配结构、输出匹配结构及微带倍频电路,其特征在于,所述输入匹配结构为输入端多级减高波导,所述输出匹配结构为输出端多级减高波导,所述输入端、输出端多级减高波导均由宽边即H面宽度相等且窄边即E面宽度逐级减少的两个以上波导构成,所述输入端多级减高波导和输出端多级减高波导中E面宽度最窄的波导即末级波导的末端为短路面;
所述输入端多级减高波导的末级波导的长度大于基波频率的四分之一波导波长,所述输出端多级减高波导的末级波导的长度大于所需谐波频率的四分之一波导波长;所述输入端多级减高波导和输出端多级减高波导的末级波导均设有一开口,所述开口位于相应末级波导的H面径向轴线处且开口长边与所述轴线平行,所述输入端多级减高波导的开口与相应短路面的间距为基波频率的四分之一波导波长,所述输出端多级减高波导的开口与相应短路面的间距为输出谐波频率的四分之一波导波长;
所述微带倍频电路包括输入端E面微带探针(1)和输出端E面微带探针(6),输入端E面微带探针通过所述输入端多级减高波导的开口伸入波导内,将能量从波导腔体耦合至微带倍频电路;输出端E面微带探针通过所述输出端多级减高波导的开口伸入波导内,将能量从微带电路耦合至输出端波导;
所述微带倍频电路还包括高低阻抗线低通滤波器(2)和二极管对芯片(4);所述输入端的E面微带探针(1)和高低阻抗线低通滤波器(2)通过一段阻抗为50欧姆、长度为基波频率对应的二分之一波导波长的微带线连接;所述高低阻抗线低通滤波器(2)通基波频率、阻所需的谐波频率;
所述高低阻抗线低通滤波器(2)的另一端和二极管对芯片(4)的输入端通过一段阻抗为50欧姆的微带线(3)连接,所述二极管对芯片(4)的输出端与一段阻抗为50欧姆的微带线(5)连接;所述微带线(5)的另一端与输出端E面微带探针(6)连接。
2.根据权利要求1所述的具有多级减高波导匹配结构的太赫兹倍频器,其特征在于,通过调整所述输入端多级减高波导和输出端多级减高波导的级数、各级波导的长度及其E面宽度可实现微带倍频电路输入端及输出端的阻抗匹配。
3.根据权利要求2所述的具有多级减高波导匹配结构的太赫兹倍频器,其特征在于,通过调整输入端多级减高波导中末级波导的E面宽度可使输入信号以主模进行单模传输,通过调整多级减高波导中末级波导的E面宽度可抑制微带倍频电路输出端的杂散波。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510013045.7A CN104617881B (zh) | 2015-01-09 | 2015-01-09 | 具有多级减高波导匹配结构的太赫兹倍频器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510013045.7A CN104617881B (zh) | 2015-01-09 | 2015-01-09 | 具有多级减高波导匹配结构的太赫兹倍频器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104617881A CN104617881A (zh) | 2015-05-13 |
CN104617881B true CN104617881B (zh) | 2017-11-17 |
Family
ID=53152205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510013045.7A Active CN104617881B (zh) | 2015-01-09 | 2015-01-09 | 具有多级减高波导匹配结构的太赫兹倍频器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104617881B (zh) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104993795B (zh) * | 2015-07-31 | 2018-01-30 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 频率自适应w波段信号源组件 |
CN107483018A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-12-15 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 太赫兹偶次平衡式倍频器 |
CN107689776A (zh) * | 2017-07-10 | 2018-02-13 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 太赫兹倍频器 |
CN107395125A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-11-24 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 太赫兹奇次平衡式倍频器 |
CN107395128A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-11-24 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 太赫兹混频器 |
CN107395124A (zh) * | 2017-08-23 | 2017-11-24 | 池州睿成微电子有限公司 | 一种太赫兹平衡式二倍频器 |
CN109828330B (zh) * | 2019-01-30 | 2020-01-07 | 电子科技大学 | 具有多级渐变波导结构的太赫兹片上集成天线过渡结构 |
CN109655970A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-04-19 | 电子科技大学 | 一种太赫兹片上集成过渡结构 |
CN111865255B (zh) * | 2020-07-31 | 2021-06-01 | 诺思(天津)微***有限责任公司 | 射频模组设计方法、射频模组及通信设备 |
CN112019165B (zh) * | 2020-08-27 | 2022-09-30 | 中电科思仪科技股份有限公司 | 基于泵浦杂散高抑止的太赫兹宽带二倍频电路及二倍频器 |
CN112350670B (zh) * | 2020-10-19 | 2023-06-20 | 电子科技大学 | 一种基于混合微带/槽线的平衡式三倍频器 |
CN114665823B (zh) * | 2022-02-28 | 2023-06-09 | 电子科技大学 | 一种返波式的太赫兹三倍频电路结构 |
CN115037250B (zh) * | 2022-08-11 | 2022-11-04 | 壹新信通科技(成都)有限公司 | 一种太赫兹多管芯倍频器及电子设备 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102104363A (zh) * | 2011-03-01 | 2011-06-22 | 北京大学 | 一种太赫兹硅基四倍频器及多倍频器 |
-
2015
- 2015-01-09 CN CN201510013045.7A patent/CN104617881B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102104363A (zh) * | 2011-03-01 | 2011-06-22 | 北京大学 | 一种太赫兹硅基四倍频器及多倍频器 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
亚毫米波平衡二倍频器的研究;林元根等;《2007年全国微波毫米会议论文集》;20071001;第770-772页 * |
太赫兹波183 GHz五次倍频技术研究;王揉;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;20130731;第I135-598页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104617881A (zh) | 2015-05-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104617881B (zh) | 具有多级减高波导匹配结构的太赫兹倍频器 | |
CN104579176A (zh) | 基于共面波导传输线的分谐波混频器 | |
CN105048967A (zh) | 一种340GHz八次谐波混频器 | |
CN104377418A (zh) | 基于集成技术的太赫兹多功能器件 | |
CN104378131B (zh) | 一种太赫兹接收前端及其实现方法 | |
CN107689776A (zh) | 太赫兹倍频器 | |
CN207218641U (zh) | 太赫兹奇次固态倍频器 | |
CN204948027U (zh) | 太赫兹偶次固态倍频器 | |
CN105141260B (zh) | 一种420GHz十次谐波混频器 | |
CN107395125A (zh) | 太赫兹奇次平衡式倍频器 | |
CN107359861A (zh) | 高阶奇次谐波THz源倍频器 | |
CN103633405A (zh) | 基于同轴波导的多路宽带功率合成器 | |
KR20130074356A (ko) | 결함 접지 구조를 이용한 발룬 회로 | |
CN109655970A (zh) | 一种太赫兹片上集成过渡结构 | |
CN110460310A (zh) | 一种超宽带高谐波抑制太赫兹倍频器 | |
CN111884592A (zh) | 一种基于超材料结构的太赫兹双面二倍频器件 | |
CN104660171A (zh) | 一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器 | |
CN109828330B (zh) | 具有多级渐变波导结构的太赫兹片上集成天线过渡结构 | |
CN105428769A (zh) | 太赫兹频段平面互连导波结构 | |
Flammia et al. | Novel E-Band (71–76 GHz) photodiode module featuring a hermetic grounded-coplanar-waveguide-to-rectangular-waveguide transition | |
CN109768354A (zh) | 一种紧凑型圆波导tm01模式激励装置 | |
Khani et al. | Planar bias-tee circuit using single coupled-line approach for 71–76 GHz photonic transmitters | |
CN107483018A (zh) | 太赫兹偶次平衡式倍频器 | |
CN206250365U (zh) | 圆波导‑同轴转换器 | |
Flammia et al. | 71–76GHz grounded-coplanar-waveguide-to-rectangular-waveguide transition with integrated planar bias tee for quasi-hermetic radio-over-fiber wireless transmitter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |