信号源扩频器如何实现倍频呢

准确和可靠的信号源对于毫米波的研究和开发工作至关重要。虽然在接近太赫兹时，可用的标准信号源品种还很有限，但值得庆幸的是，它们的数量在不断增加。Eravant的新产品STE-KF1803频率扩展器就是其中之一。它有效地结合了Eravant的高性能有源倍频器和功率放大器，以及ACST公司的倍频二极管技术。这款扩频器接受12.2-18.3 GHz的输入信号，通过18倍频以+5 dBm的典型输出功率覆盖了220-330 GHz的全频段频谱范围。

在雷达、通信、仪器和遥感系统中，混频器和调制器等一般需要大于0 dBm的本振功率来驱动。当然在测试滤波器、耦合器和隔离器等无源器件时，更高的信号电平可提供更大的测量动态范围。

Eravant的扩频器在与微波可编程信号发生器或扫频源一起使用时，可保留信号源的固有开关速度、频率精度，相位噪声和振幅稳定性等指标。STE-KF1803可提供全频段覆盖和充足的输出功率，因此，它是实验室在亚太赫兹下进行研究和开发的有力助手。该设备为台式装置，外尺寸为4.9x5.0x1.9英寸。其输入端为2.92mm (F)同轴接头，所需输入功率为+3 dBm。它的输出端是WR03的波导法兰接头。为方便用户，它还集成了手动衰减器以提供25 dB的输出功率可调范围。输出信号的谐波含量最大值是-15 dBc，杂波信号典型值为-60 dBc。输入回波损耗为10 dB。

如何实现倍频

有几种方法可以用来扩展信号源的频率范围。使用混频器和固定频率源或可调谐的本振源（LO）来提高频率（升频）似乎是一种覆盖窄频的合理方法；然而，这种技术有其缺点：为了保持低频源的频率精度和相位噪声特性，LO的频率漂移和相位噪声必须很低，这通常需要锁相源或频钟来完成。另外锁相源或频钟频率需要与扩频后的射频接近。这通常是行不通的。当然，人们可采用分谐波混频器或谐波混频器，但它们的射频输出功率会较基波混频低。用这种方案将频率提高到亚毫米波或太赫兹的另一个挑战是需要抑制不需要的LO、边带和杂散信号。

与升频相比，带放大的频率倍频方案是产生毫米波和太赫兹可调谐测试信号的首选方法。然而，低频源的相位噪声将随扩频器的倍频系数成比例地增加。对于一个理想的无噪声倍频器，相对于载波振幅，在与载波给定偏移处的相位噪声功率密度会增加20log(N)，其中N是倍频系数。STE-KF1803扩频器采用倍频器和匹配电路、滤波器和放大器，以实现18倍的倍频扩频。

ACST二极管倍频器

肖特基变容二极管通常用于毫米波段的两倍频器和三倍频器。因为它们具有非线性阻抗特性，可以带来高倍频效率和低射频损耗。STE-KF1803扩频器的最后一级倍频采用的是一对肖特基变容二极管，该二极管由ACST薄膜二极管工艺制造。ACST是一家专注太赫兹器件的研发商。它除了生产高性能太赫兹二极管外，还提供高达2.5 THz的平方律检测器，1.1 THz的谐振隧道二极管振荡器和高达600 GHz的倍频器。

肖特基变容二极管是在半绝缘薄膜砷化镓衬底上用平面工艺制造的。它由金属-绝缘体-金属电容器与二极管单片集成来形成一个高效的倍频器。该二极管的端口和导体线路形成于5微米的膜基片的两面并通过空气桥的互连表面来减少寄生电容以实现低寄生参数和低射频损耗。另外，该二极管采用金刚石衬底用以有效的传热。因此它可以承受更高的功率并具有更高的功率转换效率。典型的三单元变容二极管的尺寸是60×240微米。

扩频器系列

Eravant的STE-KF1803扩频器是对STE系列其他成员的补充。该扩频器系列通过2至18倍的倍频系数来达到或覆盖40-330 GHz的扩频。该系列产品的输出功率可达20 dBm，共有30多个标准型号可供选择，同时还可以定制。

审核编辑：刘清