应用于汞离子微波频标的四次谐波混频器电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微波频率合成领域，尤其涉及一种应用于汞离子微波频标的四次谐波混频器电路。
【背景技术】
[0002]汞离子微波频标是目前性能指标最好的微波频标之一，其钟跃迀频率高达40.5GHz，线宽约为几十个毫赫兹。因此频率高达40.5GHz，分辨率必须达到毫赫兹量级的微波频率是汞离子微波频标的关键技术之一。在现有的频率合成技术中，常用到基于锁相环的倍频技术，利用该技术能够很方便的合成几GHz甚至十几GHz的微波信号，而基于DDS与锁相环相结合的倍频技术能够使合成的微波信号的频率分辨率达到亚毫赫兹量级，但是只利用这些技术都无法合成满足汞离子微波频标所需的频率高达40.5GHz、分辨率毫赫兹量级的微波信号。现有的商品化的仪器，由于其频率范围非常宽，导致商品仪器结构非常复杂、体积大、功耗高等缺点，无法满足汞离子微波频标的要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种应用于汞离子微波频标的四次谐波混频器电路。它能将9.875GHz微波信号和IGHz的微波信号合成一个40.5GHz微波信号，满足汞离子微波频标。
[0004]本发明的技术方案为:一种应用于汞离子微波频标的四次谐波混频器电路，包括低通滤波器、第一带通滤波器、二极管对匹配电路和第二带通滤波器，所述低通滤波器和第一带通滤波器的输出端均与二极管对匹配电路连接，所述二极管对匹配电路的输出端与第二带通滤波器连接。
[0005]进一步的，所述的二极管对匹配电路包括二极管对XI，所述二极管对Xl的一端依次连接有微带线TL10、TL9和TL8，所述二极管对Xl的另一端连接有微带线TLlI，所述的微带线TLll另一端并联连接有微带线TL12和TL17，微带线TL17另一端连接有微带线TL18，微带线TL12另一端连接有微带线TL13，所述的微带线TL9与TLlO之间并联连接有终端开路微带线TL24、TL25，所述微带线TL8和TL9之间连接有终端开路微带线TL23，所述微带线TL17和TL18之间并联连接有终端开路微带线TL26、TL27，所述的微带线TL12和TL13之间并联连接有终端开路微带线TL28和TL29。
[0006]进一步的，所述低通滤波器包括由微带线串联连接组成的第一微带线组，所述的第一微带线组一端与低通滤波器输入端连接，另一端与二极管对匹配电路的微带线TL8连接。
[0007]进一步的，所述第一带通滤波器包括由微带线串联组成的第二微带线组、由微带耦合线串联组成的第一微带耦合线组和微带线TL14，所述的第二微带线组、第一微带耦合线组和微带线TL14依次连接，所述的第二微带线组与第一带通滤波器输入端连接，所述微带线TL14与二极管对匹配电路的微带线TL13连接。
[0008]进一步的，所述第二带通滤波器包括由微带线串联组成的第三微带线组、由微带耦合线串联组成的第二微带耦合线组和由微带线串联连接组成的第四微带线组，所述的第三微带线组、第二微带耦合线组和第四微带线组依次连接，所述第三微带线组与二极管对匹配电路的微带线TL18连接，所述第四微带线组与第二带通滤波器输出端连接。
[0009]本发明的有益效果为:该电路利用微波二极管对Xl的非线性效应，当低通滤波器和第一带通滤波器输入微波信号到二极管对匹配电路内时，会产生各种谐波，而二极管对Xl的匹配电路对其他谐波分量进行抑制，使有用信号分量的输出功率较大，最后将有用信号分量通过第二带通滤波器滤波输出，达到将9.875GHz微波信号和IGHz的微波信号合成一个40.5GHz微波信号的目的。而第一带通滤波器、和第二带通滤波器的滤波作用使微波信号在输入时能够滤除不需要的频率分量，输出时滤除不需要的谐波分量，提高了输出微波信号的质量。
【附图说明】
[0010]图1为本发明电路图；
[0011]图中:1 一低通滤波器，2—第一带通滤波器，3—二极管对匹配电路，4一第二带通滤波器，5—低通滤波器输入端，6—第一带通滤波器输入端，7—第二带通滤波器输出端，8—第一微带线组，9 一第二微带线组，10—第一微带耦合线组，11 一第三微带线组，12—第二微带耦合线组，13—第四微带线组。
【具体实施方式】
[0012]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0013]如图1所示，本发明的应用于汞离子微波频标的四次谐波混频器电路包括低通滤波器1、第一带通滤波器2、二极管对匹配电路3和第二带通滤波器4，低通滤波器I和第一带通滤波器2的输出端均与二极管对匹配电路3连接，二极管对匹配电路3的输出端与第二带通滤波器4连接。
[0014]二极管对匹配电路3包括二极管对XI，二极管对Xl的一端依次连接有微带线TLlO、TL9和TL8，二极管对Xl的另一端连接有微带线TLl I，微带线TLll另一端并联连接有微带线TL12和TL17，微带线TL17另一端连接有微带线TL18，微带线TL12另一端连接有微带线TL13，微带线TL9与TLlO之间并联连接有终端开路微带线TL24、TL25，微带线TL8和TL9之间连接有终端开路微带线TL23，微带线TL17和TL18之间并联连接有终端开路微带线TL26、TL27，微带线TL12和TL13之间并联连接有终端开路微带线TL28和TL29。
[0015]低通滤波器I包括由微带线TLl一TL7依次串联连接的第一微带线组8，第一微带线组8 一端的微带线TLl与低通滤波器输入端5连接，另一端的微带线TL7与二极管对匹配电路3的微带线TL8连接。
[0016]第一带通滤波器2包括由微带线TL15和TL16串联组成的第二微带线组9、由微带耦合线CLinl—CLin3依次串联组成的第一微带耦合线组10和微带线TL14，第二微带线组8的微带线TL16与第一带通滤波器输入端6连接，微带线TL15与第一微带耦合线组10的微带耦合线CLin3连接，微带耦合线CLinl和微带线TL14连接，微带线TL14与二极管对匹配电路3的微带线TL13连接。
[0017]第二带通滤波器4包括由微带线TL19和TL20串联组成的第三微带线组11、由微带耦合线CLin4—CLin6依次串联组成的第二微带耦合线组12和由微带线TL21和TL22串联连接组成的第四微带线组13，第三微带线组11的微带线TL19与二极管对匹配电路3的微带线TL18连接，微带线TL20与第二微带耦合线组12的微带耦合线CLin4连接，微带耦合线CLin6与第四微带线组13的微带线TL21连接，微带线TL22与第二带通滤波器输出端7连接。
[0018]本发明的工作原理如下:当低通滤波器输入端5 (Pl端口 )输入fl = IGHz的微波信号(可窄范围调谐的高分辨率信号)，第一带通滤波器输入端6 (P2端口)输入f2 =9.875GHz的微波信号时，二极管对Xl进行非线性作用后，会产生各种谐波。其中的谐波分量有4*f2+fl频率分量，二极管对Xl的匹配电路会对其他谐波分量进行抑制，使有用信号分量的输出功率较大。低通滤波器I和第一带通滤波器2可以对输入的信号进行滤波，以免引入其他不需要的频率分量。由于二极管对Xl会产生多种谐波分量，采用第二带通滤波器4可以滤掉其他的谐波分量，与有用信号频率相隔最近的谐波分量为4*f2-fl，这里选择f2 = 9.875GHz，fl = 1.0GHz,因此，有用信号与最近的谐波分量的频率间隔高达2GHz，这样即降低了带通滤波器的设计难度，又方便的生产了 1.0GHz的高分辨的信号。
[0019]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种应用于汞离子微波频标的四次谐波混频器电路，其特征在于:包括低通滤波器(I)、第一带通滤波器(2)、二极管对匹配电路(3)和第二带通滤波器(4)，所述低通滤波器(I)和第一带通滤波器(2)的输出端均与二极管对匹配电路(3)连接，所述二极管对匹配电路(3)的输出端与第二带通滤波器(4)连接。
2.如权利要求1所述的一种应用于汞离子微波频标的四次谐波混频器电路，其特征在于:所述的二极管对匹配电路(3)包括二极管对XI，所述二极管对Xl的一端依次连接有微带线TLlO、TL9和TL8，所述二极管对Xl的另一端连接有微带线TLl I，所述的微带线TLll另一端并联连接有微带线TL12和TL17，微带线TL17另一端连接有微带线TL18，微带线TL12另一端连接有微带线TL13，所述的微带线TL9与TLlO之间并联连接有终端开路微带线TL24、TL25，所述微带线TL8和TL9之间连接有终端开路微带线TL23，所述微带线TL17和TL18之间并联连接有终端开路微带线TL26、TL27，所述的微带线TL12和TL13之间并联连接有终端开路微带线TL28和TL29。
3.如权利要求2所述的一种应用于汞离子微波频标的四次谐波混频器电路，其特征在于:所述低通滤波器(I)包括由微带线串联连接组成的第一微带线组(8)，所述的第一微带线组(8) —端与低通滤波器输入端(5)连接，另一端与二极管对匹配电路(3)的微带线TL8连接。
4.如权利要求2所述的一种应用于汞离子微波频标的四次谐波混频器电路，其特征在于:所述第一带通滤波器(2)包括由微带线串联组成的第二微带线组(9)、由微带耦合线串联组成的第一微带耦合线组(10)和微带线TL14，所述的第二微带线组(9)、第一微带耦合线组(10)和微带线TL14依次连接，所述的第二微带线组(9)与第一带通滤波器输入端(6)连接，所述微带线TL14与二极管对匹配电路(3)的微带线TL13连接。
5.如权利要求2所述的一种应用于汞离子微波频标的四次谐波混频器电路，其特征在于:所述第二带通滤波器(4)包括由微带线串联组成的第三微带线组(11)、由微带耦合线串联组成的第二微带耦合线组(12)和由微带线串联连接组成的第四微带线组(13)，所述的第三微带线组(12)、第二微带耦合线组(13)和第四微带线组(4)依次连接，所述第三微带线组(12)与二极管对匹配电路(3)的微带线TL18连接，所述第四微带线组(13)与第二带通滤波器输出端(7)连接。
【专利摘要】本发明涉及微波频率合成领域，尤其涉及一种应用于汞离子微波频标的四次谐波混频器电路，它包括低通滤波器、第一带通滤波器、二极管对匹配电路和第二带通滤波器，所述低通滤波器和第一带通滤波器的输出端均与二极管对匹配电路连接，所述二极管对匹配电路的输出端与第二带通滤波器连接。该电路利用微波二极管对X1的非线性效应，当低通滤波器和第一带通滤波器输入微波信号到二极管对匹配电路内时，会产生各种谐波，而二极管对X1的匹配电路对其他谐波分量进行抑制，使有用信号分量的输出功率较大，最后将有用信号分量通过第二带通滤波器滤波输出，达到将9.875GHz微波信号和1GHz的微波信号合成一个40.5GHz微波信号的目的。
【IPC分类】H03D7-16, H03L7-26
【公开号】CN104617883
【申请号】CN201510069018
【发明人】陈义和, 佘磊, 李交美
【申请人】中国科学院武汉物理与数学研究所
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月10日