[发明专利]基于双Y型片上天线的高温超导分谐波混频器及混频方法

权利要求书

1.一种基于双Y型片上天线的高温超导分谐波混频器，其特征在于，所述分谐波混频器包括介质基底、透镜、双Y型缝隙电路以及高温超导约瑟夫森结；所述透镜安装在所述介质基底的一侧，所述双Y型缝隙电路与所述高温超导约瑟夫森结安装在所述介质基底上与所述透镜相对的一侧；其中，本振信号与射频信号通过透镜和所述双Y型缝隙电路构成的天线进行耦合进入高温超导约瑟夫森结，进行混频处理，混频产生所需的中频信号，所述双Y型缝隙电路包括双Y型片上天线，所述双Y型片上天线的四个分支缝隙的长度均为所述射频信号的波长的四分之一，所述四个分支缝隙每两个相邻的分支缝隙之间的夹角均为90度。

2.根据权利要求1所述的分谐波混频器，其特征在于，所述双Y型缝隙电路还包括中间缝隙，所述中间缝隙的长度为2微米至5微米。

3.根据权利要求1所述的分谐波混频器，其特征在于，所述双Y型缝隙电路还包括阶梯高低阻抗线，所述阶梯高低阻抗线设置在所述双Y型片上天线的双Y型缝隙的对称中心的一侧。

4.根据权利要求3所述的分谐波混频器，其特征在于，所述阶梯高低阻抗线包括第一阶阻抗线和第二阶阻抗线，所述第一阶阻抗线和所述第二阶阻抗线之间的缝隙宽度为所述射频信号的波长的四分之一。

5.根据权利要求1所述的分谐波混频器，其特征在于，所述双Y型缝隙电路包括级联滤波网络，所述级联滤波网络设置在与阶梯高低阻抗线相对的双Y型缝隙的对称中心的一侧。

6.根据权利要求5所述的分谐波混频器，其特征在于，所述级联滤波网络包括共面波导低高阻抗线，所述共面波导低高阻抗线可以为n阶共面波导低高阻抗线，其中，n可以为3至8之间的整数，第一级滤波网络主要用来阻止射频信号通过，其与双Y型缝隙的对称中心相连的过渡段CPW的阻抗一般取50欧姆，该过渡段CPW的缝隙宽度与双Y型缝隙宽度一致，该过渡段CPW的长度是通过优化使滤波网络在双Y型缝隙的对称中心处的射频频率处的阻抗为0欧姆来确定；第一级滤波网络的每阶CPW的长度均为射频信号的四分之一波长，每阶CPW的总宽度一致；第一级滤波网络的第一阶CPW的阻抗为低阻，第二阶CPW的阻抗为高阻，第三阶CPW的阻抗为低阻，第四阶CPW的阻抗为高阻，依次类推，形成低高阻抗扼流滤波网络，第二级滤波网络主要用来阻止本振信号通过，其与第一级滤波网络相连的过渡段为50欧姆的CPW阻抗渐变线，该CPW阻抗渐变线的长度是通过优化使级联滤波网络在双Y型缝隙的对称中心处的本振频率处的阻抗为0欧姆来确定；第二级滤波网络的每阶CPW的长度均为本振信号的四分之一波长，每阶CPW的总宽度一致；第二级滤波网络的第一阶CPW的阻抗为低阻，第二阶CPW的阻抗为高阻，第三阶CPW的阻抗为低阻，第四阶CPW的阻抗为高阻，依次类推，同样形成低高阻抗扼流滤波网络,因此，级联滤波网络可以阻止射频与本振信号通过，同时在双Y型缝隙的对称中心的本振和射频频率处的阻抗均接近0欧姆，这样便能在不影响双Y型片上天线的辐射特性的情况下，将中频信号引出。

7.一种混频方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-6中任意一项所述的基于双Y型片上天线的高温超导分谐波混频器，所述分谐波混频器包括介质基底、透镜、双Y型缝隙电路以及高温超导约瑟夫森结，所述透镜安装在所述介质基底的一侧，所述双Y型缝隙电路与所述高温超导约瑟夫森结安装在所述介质基底上与所述透镜相对的一侧，所述方法包括：

控制本振信号与射频信号通过所述透镜和所述双Y型缝隙电路构成的天线耦合进入约瑟夫森结利用混频算法进行混频，产生中频信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述混频算法为：

fo＝fi±2fL

其中，fo为输出的中频信号的频率，fi为射频信号的频率，fL为本振信号的频率。