應(yīng)用于汞離子微波頻標(biāo)的四次諧波混頻器電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波頻率合成領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于汞離子微波頻標(biāo)的四次諧波混頻器電路。
【背景技術(shù)】
[0002]汞離子微波頻標(biāo)是目前性能指標(biāo)最好的微波頻標(biāo)之一，其鐘躍迀頻率高達(dá)40.5GHz，線寬約為幾十個(gè)毫赫茲。因此頻率高達(dá)40.5GHz，分辨率必須達(dá)到毫赫茲量級(jí)的微波頻率是汞離子微波頻標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在現(xiàn)有的頻率合成技術(shù)中，常用到基于鎖相環(huán)的倍頻技術(shù)，利用該技術(shù)能夠很方便的合成幾GHz甚至十幾GHz的微波信號(hào)，而基于DDS與鎖相環(huán)相結(jié)合的倍頻技術(shù)能夠使合成的微波信號(hào)的頻率分辨率達(dá)到亞毫赫茲量級(jí)，但是只利用這些技術(shù)都無法合成滿足汞離子微波頻標(biāo)所需的頻率高達(dá)40.5GHz、分辨率毫赫茲量級(jí)的微波信號(hào)。現(xiàn)有的商品化的儀器，由于其頻率范圍非常寬，導(dǎo)致商品儀器結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜、體積大、功耗高等缺點(diǎn)，無法滿足汞離子微波頻標(biāo)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于汞離子微波頻標(biāo)的四次諧波混頻器電路。它能將9.875GHz微波信號(hào)和IGHz的微波信號(hào)合成一個(gè)40.5GHz微波信號(hào)，滿足汞離子微波頻標(biāo)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種應(yīng)用于汞離子微波頻標(biāo)的四次諧波混頻器電路，包括低通濾波器、第一帶通濾波器、二極管對(duì)匹配電路和第二帶通濾波器，所述低通濾波器和第一帶通濾波器的輸出端均與二極管對(duì)匹配電路連接，所述二極管對(duì)匹配電路的輸出端與第二帶通濾波器連接。
[0005]進(jìn)一步的，所述的二極管對(duì)匹配電路包括二極管對(duì)XI，所述二極管對(duì)Xl的一端依次連接有微帶線TL10、TL9和TL8，所述二極管對(duì)Xl的另一端連接有微帶線TLlI，所述的微帶線TLll另一端并聯(lián)連接有微帶線TL12和TL17，微帶線TL17另一端連接有微帶線TL18，微帶線TL12另一端連接有微帶線TL13，所述的微帶線TL9與TLlO之間并聯(lián)連接有終端開路微帶線TL24、TL25，所述微帶線TL8和TL9之間連接有終端開路微帶線TL23，所述微帶線TL17和TL18之間并聯(lián)連接有終端開路微帶線TL26、TL27，所述的微帶線TL12和TL13之間并聯(lián)連接有終端開路微帶線TL28和TL29。
[0006]進(jìn)一步的，所述低通濾波器包括由微帶線串聯(lián)連接組成的第一微帶線組，所述的第一微帶線組一端與低通濾波器輸入端連接，另一端與二極管對(duì)匹配電路的微帶線TL8連接。
[0007]進(jìn)一步的，所述第一帶通濾波器包括由微帶線串聯(lián)組成的第二微帶線組、由微帶耦合線串聯(lián)組成的第一微帶耦合線組和微帶線TL14，所述的第二微帶線組、第一微帶耦合線組和微帶線TL14依次連接，所述的第二微帶線組與第一帶通濾波器輸入端連接，所述微帶線TL14與二極管對(duì)匹配電路的微帶線TL13連接。
[0008]進(jìn)一步的，所述第二帶通濾波器包括由微帶線串聯(lián)組成的第三微帶線組、由微帶耦合線串聯(lián)組成的第二微帶耦合線組和由微帶線串聯(lián)連接組成的第四微帶線組，所述的第三微帶線組、第二微帶耦合線組和第四微帶線組依次連接，所述第三微帶線組與二極管對(duì)匹配電路的微帶線TL18連接，所述第四微帶線組與第二帶通濾波器輸出端連接。
[0009]本發(fā)明的有益效果為:該電路利用微波二極管對(duì)Xl的非線性效應(yīng)，當(dāng)?shù)屯V波器和第一帶通濾波器輸入微波信號(hào)到二極管對(duì)匹配電路內(nèi)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生各種諧波，而二極管對(duì)Xl的匹配電路對(duì)其他諧波分量進(jìn)行抑制，使有用信號(hào)分量的輸出功率較大，最后將有用信號(hào)分量通過第二帶通濾波器濾波輸出，達(dá)到將9.875GHz微波信號(hào)和IGHz的微波信號(hào)合成一個(gè)40.5GHz微波信號(hào)的目的。而第一帶通濾波器、和第二帶通濾波器的濾波作用使微波信號(hào)在輸入時(shí)能夠?yàn)V除不需要的頻率分量，輸出時(shí)濾除不需要的諧波分量，提高了輸出微波信號(hào)的質(zhì)量。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明電路圖；
[0011]圖中:1 一低通濾波器，2—第一帶通濾波器，3—二極管對(duì)匹配電路，4一第二帶通濾波器，5—低通濾波器輸入端，6—第一帶通濾波器輸入端，7—第二帶通濾波器輸出端，8—第一微帶線組，9 一第二微帶線組，10—第一微帶耦合線組，11 一第三微帶線組，12—第二微帶耦合線組，13—第四微帶線組。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明的應(yīng)用于汞離子微波頻標(biāo)的四次諧波混頻器電路包括低通濾波器1、第一帶通濾波器2、二極管對(duì)匹配電路3和第二帶通濾波器4，低通濾波器I和第一帶通濾波器2的輸出端均與二極管對(duì)匹配電路3連接，二極管對(duì)匹配電路3的輸出端與第二帶通濾波器4連接。
[0014]二極管對(duì)匹配電路3包括二極管對(duì)XI，二極管對(duì)Xl的一端依次連接有微帶線TLlO、TL9和TL8，二極管對(duì)Xl的另一端連接有微帶線TLl I，微帶線TLll另一端并聯(lián)連接有微帶線TL12和TL17，微帶線TL17另一端連接有微帶線TL18，微帶線TL12另一端連接有微帶線TL13，微帶線TL9與TLlO之間并聯(lián)連接有終端開路微帶線TL24、TL25，微帶線TL8和TL9之間連接有終端開路微帶線TL23，微帶線TL17和TL18之間并聯(lián)連接有終端開路微帶線TL26、TL27，微帶線TL12和TL13之間并聯(lián)連接有終端開路微帶線TL28和TL29。
[0015]低通濾波器I包括由微帶線TLl一TL7依次串聯(lián)連接的第一微帶線組8，第一微帶線組8 一端的微帶線TLl與低通濾波器輸入端5連接，另一端的微帶線TL7與二極管對(duì)匹配電路3的微帶線TL8連接。
[0016]第一帶通濾波器2包括由微帶線TL15和TL16串聯(lián)組成的第二微帶線組9、由微帶耦合線CLinl—CLin3依次串聯(lián)組成的第一微帶耦合線組10和微帶線TL14，第二微帶線組8的微帶線TL16與第一帶通濾波器輸入端6連接，微帶線TL15與第一微帶耦合線組10的微帶耦合線CLin3連接，微帶耦合線CLinl和微帶線TL14連接，微帶線TL14與二極管對(duì)匹配電路3的微帶線TL13連接。
[0017]第二帶通濾波器4包括由微帶線TL19和TL20串聯(lián)組成的第三微帶線組11、由微帶耦合線CLin4—CLin6依次串聯(lián)組成的第二微帶耦合線組12和由微帶線TL21和TL22串聯(lián)連接組成的第四微帶線組13，第三微帶線組11的微帶線TL19與二極管對(duì)匹配電路3的微帶線TL18連接，微帶線TL20與第二微帶耦合線組12的微帶耦合線CLin4連接，微帶耦合線CLin6與第四微帶線組13的微帶線TL21連接，微帶線TL22與第二帶通濾波器輸出端7連接。
[0018]本發(fā)明的工作原理如下:當(dāng)?shù)屯V波器輸入端5 (Pl端口 )輸入fl = IGHz的微波信號(hào)(可窄范圍調(diào)諧的高分辨率信號(hào))，第一帶通濾波器輸入端6 (P2端口)輸入f2 =9.875GHz的微波信號(hào)時(shí)，二極管對(duì)Xl進(jìn)行非線性作用后，會(huì)產(chǎn)生各種諧波。其中的諧波分量有4*f2+fl頻率分量，二極管對(duì)Xl的匹配電路會(huì)對(duì)其他諧波分量進(jìn)行抑制，使有用信號(hào)分量的輸出功率較大。低通濾波器I和第一帶通濾波器2可以對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行濾波，以免引入其他不需要的頻率分量。由于二極管對(duì)Xl會(huì)產(chǎn)生多種諧波分量，采用第二帶通濾波器4可以濾掉其他的諧波分量，與有用信號(hào)頻率相隔最近的諧波分量為4*f2-fl，這里選擇f2 = 9.875GHz，fl = 1.0GHz,因此，有用信號(hào)與最近的諧波分量的頻率間隔高達(dá)2GHz，這樣即降低了帶通濾波器的設(shè)計(jì)難度，又方便的生產(chǎn)了 1.0GHz的高分辨的信號(hào)。
[0019]應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用于汞離子微波頻標(biāo)的四次諧波混頻器電路，其特征在于:包括低通濾波器(I)、第一帶通濾波器(2)、二極管對(duì)匹配電路(3)和第二帶通濾波器(4)，所述低通濾波器(I)和第一帶通濾波器(2)的輸出端均與二極管對(duì)匹配電路(3)連接，所述二極管對(duì)匹配電路(3)的輸出端與第二帶通濾波器(4)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于汞離子微波頻標(biāo)的四次諧波混頻器電路，其特征在于:所述的二極管對(duì)匹配電路(3)包括二極管對(duì)XI，所述二極管對(duì)Xl的一端依次連接有微帶線TLlO、TL9和TL8，所述二極管對(duì)Xl的另一端連接有微帶線TLl I，所述的微帶線TLll另一端并聯(lián)連接有微帶線TL12和TL17，微帶線TL17另一端連接有微帶線TL18，微帶線TL12另一端連接有微帶線TL13，所述的微帶線TL9與TLlO之間并聯(lián)連接有終端開路微帶線TL24、TL25，所述微帶線TL8和TL9之間連接有終端開路微帶線TL23，所述微帶線TL17和TL18之間并聯(lián)連接有終端開路微帶線TL26、TL27，所述的微帶線TL12和TL13之間并聯(lián)連接有終端開路微帶線TL28和TL29。
3.如權(quán)利要求2所述的一種應(yīng)用于汞離子微波頻標(biāo)的四次諧波混頻器電路，其特征在于:所述低通濾波器(I)包括由微帶線串聯(lián)連接組成的第一微帶線組(8)，所述的第一微帶線組(8) —端與低通濾波器輸入端(5)連接，另一端與二極管對(duì)匹配電路(3)的微帶線TL8連接。
4.如權(quán)利要求2所述的一種應(yīng)用于汞離子微波頻標(biāo)的四次諧波混頻器電路，其特征在于:所述第一帶通濾波器(2)包括由微帶線串聯(lián)組成的第二微帶線組(9)、由微帶耦合線串聯(lián)組成的第一微帶耦合線組(10)和微帶線TL14，所述的第二微帶線組(9)、第一微帶耦合線組(10)和微帶線TL14依次連接，所述的第二微帶線組(9)與第一帶通濾波器輸入端(6)連接，所述微帶線TL14與二極管對(duì)匹配電路(3)的微帶線TL13連接。
5.如權(quán)利要求2所述的一種應(yīng)用于汞離子微波頻標(biāo)的四次諧波混頻器電路，其特征在于:所述第二帶通濾波器(4)包括由微帶線串聯(lián)組成的第三微帶線組(11)、由微帶耦合線串聯(lián)組成的第二微帶耦合線組(12)和由微帶線串聯(lián)連接組成的第四微帶線組(13)，所述的第三微帶線組(12)、第二微帶耦合線組(13)和第四微帶線組(4)依次連接，所述第三微帶線組(12)與二極管對(duì)匹配電路(3)的微帶線TL18連接，所述第四微帶線組(13)與第二帶通濾波器輸出端(7)連接。
【專利摘要】本發(fā)明涉及微波頻率合成領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于汞離子微波頻標(biāo)的四次諧波混頻器電路，它包括低通濾波器、第一帶通濾波器、二極管對(duì)匹配電路和第二帶通濾波器，所述低通濾波器和第一帶通濾波器的輸出端均與二極管對(duì)匹配電路連接，所述二極管對(duì)匹配電路的輸出端與第二帶通濾波器連接。該電路利用微波二極管對(duì)X1的非線性效應(yīng)，當(dāng)?shù)屯V波器和第一帶通濾波器輸入微波信號(hào)到二極管對(duì)匹配電路內(nèi)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生各種諧波，而二極管對(duì)X1的匹配電路對(duì)其他諧波分量進(jìn)行抑制，使有用信號(hào)分量的輸出功率較大，最后將有用信號(hào)分量通過第二帶通濾波器濾波輸出，達(dá)到將9.875GHz微波信號(hào)和1GHz的微波信號(hào)合成一個(gè)40.5GHz微波信號(hào)的目的。
【IPC分類】H03D7-16, H03L7-26
【公開號(hào)】CN104617883
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510069018
【發(fā)明人】陳義和, 佘磊, 李交美
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年2月10日