[实用新型]高次倍频器

说明书

技术领域

本实用新型涉及信号发生源领域，尤其是一种用于产生振荡频率较高的信号的高次倍频器。

背景技术

随着现代无线通信技术的发展，电子设备中广泛应用倍频器。倍频器用于将输入信号的频率成倍增加后输出，其在通信、电子仪器、雷达对抗，微波、军事侦查等方面被广泛应用。同时，倍频器也为宽带低相噪频率合成器所需的本振信号提供小型化、高可靠性的保障，其用途和前景不可低估。

现有的倍频器通常使用谐波发生器与滤波器的组合实现，倍频器接收的外部输入的初始频率信号经过非线性电路后产生包含有各种谐波分量的信号，倍频器正是应用这些谐波分量信号产生不同频率的信号。现有的倍频器分为低次倍频器和高次倍频器，低次倍频器的倍频次数较低，常用的有双极晶体管倍频器、单片放大器做成的单片宽带倍频器以及FET场效应管倍频器等。

高次倍频器一般采用阶跃恢复二极管或交容二极管制成的谐波发生器实现。阶跃恢复二极管是一种电荷储存器件，其在负偏压范围内的结电容为一不变的常数，而当阶跃恢复二极管由负偏压转为正偏压时会发生电容的突变，具有很强的电荷非线性开关特性。在输入信号的正半周时，阶跃恢复二极管中的电荷被储存在PN结里不被复合，当输入信号的负半周时，负半周的电荷瞬间被提取，形成一极窄的负电流脉冲。其电流脉冲越窄，前沿时间越小，则产生的谐波分量越丰富，高次谐波的能量越大。这种高次倍频器具有体积小、倍频次数高的特点，且可一次实现几十次以上的倍频。

但设计一个理想的谐波发生器，必须先把输入信号放大，一般放大到300 mW至500mW。并且，谐波发生器还需要与激励电感、调谐电容电路、输入低通匹配网络以及偏置电路等配合使用。激励电感用于储存和释放能量，调谐电容用来调节阶跃恢复二极管的电抗值，输入低通匹配网络呈低通特性，使放大后的激励信号更有效的加载到阶跃恢复二极管上，还能有效的抑制高次谐波的反向传输。偏置电路给阶跃恢复二极管提供合适的偏压，使输入高频功率有效的加到阶跃恢复二极管上，这样阶跃恢复二极管才能产生较大的窄电流脉冲，再把这个脉冲匹配输出，获得丰富的谐波输出，提高效率。

但是，由于现有的高次倍频器使用阶跃恢复二极管，并设置功率放大电路、激励电感、调谐电容、复杂的输入低通匹配网络与偏置电路，结构复杂，生产成本高。同时，应用现有的高次倍频器生产的高频信号中，无用谐波信号不易受到抑制，在倍频过程中高次倍频器还会产生非谐波频率分量信号，对倍频器输出的信号造成影响。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种结构简单且生产成本低的高次倍频器。

本实用新型的另一目的是提供一种有效抑制无用的谐波信号的高次倍频器。

为实现上述的主要目的，本实用新型提供的高次倍频器包括梳状谱信号发生电路、选频谐振放大电路以及螺旋滤波器，梳状谱信号发生电路用于接收外部输入的初始频率信号，并应用初始频率信号产生包含有高次谐波分量信号的梳状谱信号，选频谐振放大电路接收梳状谱信号，将梳状谱信号中的高次谐波分量信号放大后输出，螺旋滤波器，接收选频谐振放大电路输出的信号，将放大后的高次谐波分量信号输出。

由上述方案可见，高次倍频器应用梳状谱信号发生电路产生包含有高次谐波分量信号的信号，选频谐振放大电路将所需要的特定频段的信号放大，再由螺旋滤波器将包含有高次谐波分量信号的信号中过滤并输出。这样，高次倍频器不需要设置阶跃恢复二极管、激励电感、调谐电容、输入低通匹配网络与偏置电路等，结构简单，大大地降低了高次倍频器的生产成本。

一个优选的方案是，梳状谱信号发生电路包括CMOS门电路以及由CMOS门电路驱动的射频变压器。

由此可见，利用由CMOS门电路驱动射频变压器的非线性特性，能够利用初始频率信号产生包含有高次谐波分量的信号，且射频变压器产生的信号中包含的谐波分量信号丰富，信号的频率极高，能够提供不同频段的信号供后级电路使用。

进一步的方案是，选频谐振放大电路包括第一放大电路以及接收第一放大电路输出的信号的第一调谐电路。

可见，选频谐振放大电路将接收到信号放大后，通过第一调谐电路将特定频段的信号过滤出来，能够获得比阶跃恢复二极管产生的更高的高次谐波分量信号。

更进一步的方案是，第一调谐电路为双调谐电路。由于双调谐电路具有频带宽、选择性好等优点，使选频谐振放大电路具有更好的选频性能。

更进一步的方案是，选频谐振放大电路还具有接收第一调谐电路输出的信号的第二放大电路及接收第二放大电路输出的信号的第二调谐电路。