一种采用两个四端口网络的毫米波平面频率倍增器

《IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques》：A Millimeter-Wave Planar Frequency Doubler With Two Four-Port Networks

本文提出了一种适用于太赫兹频段的平面频率倍增器，采用并联肖特基二极管和微带四端口网络设计，通过改进的输入分支线耦合器和输出组合网络降低复杂度，实现10.5-12.5dB转换损耗，<2dB输出功率波动，并验证了设计在73-81GHz的可行性。

　　

摘要：

本文介绍了一种改进的平面频率倍增器，其工作频率可达到太赫兹（THz）范围。该倍增器采用了一对并联连接的肖特基二极管，并在输入端和输出端使用了基于微带技术的四端口网络。输入网络采用了一种改进的分支线耦合器，其在基频下各分支之间的相位差为180°；而输出网络则在二次谐波频率下结合了一个90°传输线和一个标准的分支线耦合器。通过在这些耦合器的隔离端口处使用反射负载，即可实现二极管的阻抗匹配，而无需额外的匹配网络。这种设计显著降低了设计复杂度，并减少了转换损耗随输入功率水平的变化。文章基于无损耗传输线模型进行了理论分析。最后，设计并制造了一种工作在W波段的频率倍增器，采用低成本基板和两个分立二极管实现，在73–81 GHz频段内转换损耗为10.5–12.5 dB，输出功率变化小于2 dB，峰值输出功率为+6.5 dBm。该设计对输入功率的变化具有极低的敏感性，适用于可扩展且不受技术限制的频率倍增应用。