[发明专利]一种高转换增益毫米波宽带四倍频器

说明书

本发明公开了一种高转换增益毫米波宽带四倍频器：双推式平衡二倍频结构包括一号场效应管和二号场效应管，源极均接地，栅极间输入差分输入信号，且栅极均输入一号偏置电压，漏极均经一号电感连接电压源；缓冲级结构包括三号场效应管，源极接地，栅极经一号电容连接一号场效应管和二号场效应管的漏极，漏极经二号电感和三号电感连接电压源；无源巴伦结构将单端信号转为差分信号；跨导增强型双推式二倍频结构中四号场效应管源极连接五号场效应管栅极，五号场效应管源极连接四号场效应管栅极。本发明在较低功耗与简化电路的前提下，提高四倍频器的转换增益和输出功率，以达到高性能毫米波源的设计要求，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及毫米波信号源领域，更具体的说，是涉及一种高转换增益毫米波宽带四倍频器。

背景技术

毫米波技术广泛应用于卫星遥感、深空探测、射电天文学等领域，作为其各类应用系统的核心部件，频率源的研究至关重要。对于系统信号源，可直接采用振荡器来获取本振信号，但当工作频率达到毫米波频段时，高频下电感的低品质因数会降低振荡器的相位噪声；因此，通常由倍频器结合较低频率的振荡器的方法获得毫米波信号源，而不是直接采用振荡器。并且，可通过选取适当的倍频器结构，来进一步提高信号源的输出功率、稳定性等性能。

目前国内外已掌握多种获取四倍频分量的方法，包括基于吉尔伯特混频原理的二倍频、push-push技术、晶体管非线性原理和线性叠加原理等等。

提高四倍频器的带宽、转换增益和输出功率，简化电路并降低功耗，已成为高性能毫米波信号源设计中的关键问题。

发明内容

基于上述需求，本发明提出了一种高转换增益毫米波宽带四倍频器，实现了在较宽频带内，在较低功耗与简化电路的前提下，提高四倍频器的转换增益和输出功率，以达到高性能毫米波源的设计要求，具有较好的应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明高转换增益毫米波宽带四倍频器，包括双推式平衡二倍频结构、缓冲级结构、无源巴伦结构、跨导增强型双推式二倍频结构；

所述双推式平衡二倍频结构包括一号场效应管和二号场效应管，所述一号场效应管和二号场效应管的源极均接地，所述一号场效应管和二号场效应管的栅极之间输入一组差分输入信号，且所述一号场效应管和二号场效应管的栅极均输入一号偏置电压，所述一号场效应管和二号场效应管的漏极均经一号电感连接电压源；

所述缓冲级结构包括三号场效应管，所述三号场效应管的源极接地，所述三号场效应管的栅极经一号电容连接一号场效应管和二号场效应管的漏极，所述三号场效应管的漏极依次经二号电感和三号电感连接电压源；

所述无源巴伦结构输入端经二号电容、二号电感连接至三号场效应管漏极，输出端与跨导增强型双推式二倍频结构连接，将单端信号转为差分信号，以驱动下一级电路结构；

所述跨导增强型双推式二倍频结构包括四号场效应管和五号场效应管，所述四号场效应管和五号场效应管的源极分别经五号电感和八号电感接地，且所述四号场效应管源极连接五号场效应管栅极，所述五号场效应管源极连接四号场效应管栅极，所述四号场效应管和五号场效应的漏极均经六号电感连接电压源，且所述四号场效应管和五号场效应的漏极均经七号电感连接四号电容；所述四号场效应管和五号场效应管的栅极均连接无源巴伦结构输出端。

所述无源巴伦结构包括三号电容和九号电感，所述三号电容一端与二号电容连接，另一端与五号场效应管栅极连接，所述九号电感一端分别连接四号场效应管栅极、经四号电感连接二号电容、经五号电容接地，另一端分别接地、经十号电感连接五号场效应管栅极、经六号电容接地。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本发明采用分级倍频的方式实现四倍频以提高转换增益，并通过在级间添加buffer放大器，进一步提高了增益与输出功率。