降低成本的CMRC结构Ka波段四次谐波混频器设计与滤波器应用

本文主要探讨的是采用CMRC结构的Ka波段四次谐波混频器设计。在毫米波通信、测量、雷达和电子对抗等领域的应用中，毫米波混频器作为核心组件，其成本和本振源制作的复杂性随着工作频率进入毫米波频段而增加。为了降低成本并利用成熟的工程技术，文章提出使用谐波混频技术，这种技术可以将本振的工作频率降至较低，同时保持与基波平衡混频器相当的噪声性能。 谐波混频器的基本原理是利用二极管的非线性特性产生本振的偶数次谐波（如2次、4次等）与射频信号进行混频，通过匹配和滤波电路选择所需的中频信号。通过反向并联二极管对，可以减少奇次谐波的干扰，简化电路设计，减少噪声，并降低变频损耗。图1展示了谐波混频的原理框图，清晰地展示了这个过程。 文章进一步引入了紧凑微波谐振单元（CMRC）滤波器，这是一种创新的低通滤波器设计。传统微带滤波器如高低阻抗线或开路线结构存在阻带宽度窄、寄生通带大的问题。CMRC滤波器则利用光子带隙(PBG)或缺陷地(DGS)结构，通过等效电容和电感实现高阻抗，提升了滤波性能，同时具备宽带阻和慢波特性。慢波结构的特点使得频率变化对结构影响小，且结构尺寸更紧凑，适合毫米波频段应用。 图2展示了CMRC低通滤波器的具体结构，包括匹配线、水平传输线、耦合线和补偿线，这些设计共同作用于电感和电容，形成慢波特性，创造出宽阻带效果。图3给出了CMRC滤波器的等效电路模型，其中L1-L5分别代表不同类型的电感，C1则是电容，这些参数共同决定了滤波器的性能。 该文章详细介绍了如何通过CMRC结构结合四次谐波混频器来优化毫米波频段的混频器设计，旨在提高效率、降低成本的同时，确保噪声抑制和性能稳定性。这种技术在工业控制领域具有广泛的应用前景，尤其是在需要高性能和低成本的毫米波系统中。