一种阶跃二极管偶次倍频电路及实现方法与流程

本发明涉及微波高次倍频，具体涉及是一种阶跃二极管偶次倍频电路及实现方法。

背景技术：

1、倍频器是电子领域中常用的一类非线性电路，它的使用遍及空间探索、卫星、外弹道的测量、雷达、导航、通讯、频率合成、仪器等许多方面。在现代通信、雷达、温控遥测等领域中，工作频段不断向更高的频率扩展，对微波固态源和频率合成器的频率稳定度提出了更高的要求。鉴于微波有源器件技术及工艺水平的限制，直接利用微波有源器件设计生成高频信号源，不仅成本较高．技术上也不易实现，因此，利用非线性器件设计制作曲微波高次倍频器得到了广泛应用。人们利用倍频技术，不仅降低了电子设备的主振倍频，提高了设备的稳定性和可靠性，而且将可使用频率段扩展到了毫米波、亚毫米波领域。

2、阶跃恢复二极管是利用电荷储存作用而产生高效率的特殊变容管。阶跃管可以作为高次的倍频器，其工作频率范围可从几十mhz至几十ghz。这种倍频器结构简单，效率高，性能稳定，同时得到很高的频率稳定度。为了把阶跃管用于高次倍频，希望电流跳变的幅度越大越好，跳变时间越短越好。这样的管子作为倍频器时，其高次谐波的分量非常丰富，高次倍频的效率当然也会高。

3、阶跃恢复二极管倍频器有两种电路模型：一种与变容二极管倍频器电路形式相同，但不采用空闲同路。设计按输入输出匹配的原则，并用滤波器选通所需的频率，抑制无用的谐波。另一种电路模型是利用阶跃恢复二极管的电抗开关特性。用一激励电感，在阶跃恢复二极管处于反向高阻抗状态时，是电感在瞬时释放能量，形成一频普极宽的窄电压脉冲，并用谐振电路使其能量集中于所需的谐波附近，以获得高效输出。

4、公布号为cn117411438a的中国专利公开了一种阶跃二极管奇次倍频器，其中通过特定的电路结构实现对所需奇次谐波信号附近的偶次谐波信号起到极大的抑制作用。

5、但是在电力系统中，一部分使用场景下奇数谐波可能会对设备的正常运行产生一定的影响，因为它们可能会增加设备的热负荷和噪声水平，甚至引发设备的故障。因此，在电力系统中需要采取一些措施来限制奇数谐波的产生和传播。

技术实现思路

1、本发明针对以上问题，提供一种阶跃二极管偶次倍频电路及实现方法。

2、采用的技术方案是，一种阶跃二极管偶次倍频电路，包括巴伦器、偏置网络、阶跃二极管脉冲发生网络、合路器和带通滤波网络；

3、所述巴伦器用于接收输入电压信号，并将电压信号分成两路幅度相同相位相反电压信号输送偏置网络；

4、所述偏置网络用于对阶跃二极管脉冲发生网络提供偏压，并使阶跃二极管脉冲发生网络在负电流最大的瞬时产生电流阶跃；

5、所述阶跃二极管脉冲发生网络用于产生高次倍频信号；

6、所述合路器将两路阶跃二极管脉冲发生网络产生的高次倍频信号合并成一路输出信号；

7、所述带通滤波网络用于对合路器输出的不同高次倍频信号进行选择滤波，抑制无用谐波。

8、可选的，阶跃二极管脉冲发生网络包括输入匹配及低通滤波网络、阶跃二极管脉冲发生器和输出匹配网络；

9、所述输入匹配及低通滤波网络用于匹配输入电压信号与阶跃二极管脉冲发生器阻抗；

10、所述阶跃二极管脉冲发生器用于产生高次倍频信号；

11、所述输出匹配网络用于匹配阶跃二极管脉冲发生器输出电压信号与合路器阻抗。

12、可选的，偏置网络包括电容c1、电感l1和电阻r1；

13、所述电容c1分别与输入匹配及低通滤波网络和电感l1一端连接；

14、所述电感l1的另一端与电阻r1一端连接；

15、所述电阻r1的另一端接地。

16、可选的，输入匹配及低通滤波网络包括电容c2和电感l2；

17、所述电感l2两端分别与偏置网络和阶跃二极管脉冲发生器连接；

18、所述电容c2一端与电感l2连接，电容c2另一端接地。

19、可选的，阶跃二极管脉冲发生器包括电容c3、电感l3和二极管d1；

20、所述电感l3两端分别与输入匹配及低通滤波网络和输出匹配网络连接；

21、所述电容c3一端与电感l3连接，电容c3另一端接地；

22、所述二极管d1的正极与电感l3连接，二极管d1的负极接地。

23、可选的，输出匹配网络包括元器件tl1和电容c4；

24、所述元器件tl1一端与电容c4连接，元器件tl1另一端与阶跃二极管脉冲发生网络连接。

25、本申请还提供了一种阶跃二极管偶次倍频实现方法，包括以下步骤：

26、巴伦器接收输入电压信号并将电压信号分成两路幅度相同相位相反电压信号输送偏置网络；

27、偏置网络对阶跃二极管脉冲发生网络提供偏压，确保阶跃二极管脉冲发生网络中阶跃二极管脉冲发生器能够在负电流最大的瞬时产生电流阶跃；

28、阶跃二极管脉冲发生网络中输入匹配及低通滤波网络先将偏置网络传输的输入信号与阶跃二极管脉冲发生器的阻抗相匹配，并输送至阶跃二极管脉冲发生器；

29、阶跃二极管脉冲发生器接收输入匹配及低通滤波网络输送的信号，并产生高次倍频信号，同时将产生的高次倍频信号输送至输出匹配网络；

30、输出匹配网络将阶跃二极管脉冲发生器输出的信号与合路器的阻抗相匹配并输出至合路器；

31、合路器将两路经过阶跃二极管脉冲发生网络倍频信号合并成一路输出信号，并输送至带通滤波网络；

32、带通滤波网络对不同高次倍频信号进行选择滤波，抑制无用谐波。

33、本发明的有益效果包括；

34、1、通过设置包含巴伦器、偏置网络、阶跃二极管脉冲发生网络、合路器和带通滤波网络的阶跃二极管偶次倍频电路，能够对所需偶次谐波信号附近的奇次谐波信号起到极大的抑制作用，降低了对后续带通滤波器的抑制度要求。

35、2、具有倍频次数高、占用体积小、性能稳定、调试方便的特点。

36、3、解决了在电力系统中，一部分使用场景下奇数谐波可能会对设备的正常运行产生一定的影响，因为它们可能会增加设备的热负荷和噪声水平，甚至引发设备的故障的问题。

技术特征：

1.一种阶跃二极管偶次倍频电路，其特征在于，包括巴伦器、偏置网络、阶跃二极管脉冲发生网络、合路器和带通滤波网络；

2.根据权利要求1所述的一种阶跃二极管偶次倍频电路，其特征在于，所述阶跃二极管脉冲发生网络包括输入匹配及低通滤波网络、阶跃二极管脉冲发生器和输出匹配网络；

3.根据权利要求2所述的一种阶跃二极管偶次倍频电路，其特征在于，所述偏置网络包括电容c1、电感l1和电阻r1；

4.根据权利要求2所述的一种阶跃二极管偶次倍频电路，其特征在于，所述输入匹配及低通滤波网络包括电容c2和电感l2；

5.根据权利要求2所述的一种阶跃二极管偶次倍频电路，其特征在于，所述阶跃二极管脉冲发生器包括电容c3、电感l3和二极管d1；

6.根据权利要求2所述的一种阶跃二极管偶次倍频电路，其特征在于，所述输出匹配网络包括元器件tl1和电容c4；

7.一种阶跃二极管偶次倍频实现方法，基于权利要求2至6任一权利要求所述一种阶跃二极管偶次倍频电路实现，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明涉及微波高次倍频技术领域，具体涉及是一种阶跃二极管偶次倍频电路及实现方法，包括巴伦器、偏置网络、阶跃二极管脉冲发生网络等元件，其中巴伦器将电压信号分成两路幅度相同相位相反电压信号输送偏置网络；偏置网络用于对阶跃二极管脉冲发生网络提供偏压；阶跃二极管脉冲发生网络用于产生高次倍频信号；合路器将两路阶跃二极管脉冲发生网络产生的高次倍频信号合并成一路输出信号；带通滤波网络用于对合路器输出的不同高次倍频信号进行选择滤波，实现对所需偶次谐波信号附近的奇次谐波信号起到极大的抑制作用，降低了对后续带通滤波器的抑制度要求的效果，并具有倍频次数高、占用体积小、性能稳定、调试方便的特点。技术研发人员：赵龙年,刘畅,王明受保护的技术使用者：成都威频科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25