CN104660171A - 一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器，主空气腔的内底面设置有介质基板，介质基板上设置有耦合探针、共面波导传输线、本振匹配线、微带线结构，共面波导传输线包括从左到右依次连接的匹配线、第一横向传输线、本振低通滤波匹配线，微带线结构包括从左到右依次连接的第二横向传输线、第三横向传输线、第四横向传输线、中频低通滤波匹配线；共面波导传输线还包括2个分别位于匹配线两侧的接地线，2个接地线都与主空气腔的内壁连接；还包括平面肖特基反向并联混频二极管，其中一个混频二极管的欧姆接触层与匹配线远离介质基板的正面连接，另外一个混频二极管的欧姆接触层与接地线远离介质基板的正面连接。

Description

一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器

技术领域

本发明涉及太赫兹技术领域，具体是指一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器。

背景技术

在近乎所有的太赫兹技术应用系统中，太赫兹接收前端是系统中最核心技术，它完成了太赫兹信号的频率变换。太赫兹分谐波混频器是太赫兹接收前端的关键部件。目前，在仅有的几类可工作于太赫兹频段的混频器中，只有基于平面肖特基二极管的太赫兹分谐波混频器可工作于室温，因此分谐波混频器作为频率变换器件在太赫兹应用领域中具有很重要的地位。在现有技术中，分谐波混频器在射频过渡端通过微带线和上腔体充分接触实现射频和直流的接地，这样不仅增加了装配难度降低电路精度，并且中频及本振信号只能实现虚拟接地。因此一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器可有效解决上述问题。

太赫兹（THz）科学技术是近二十年来迅速发展的一个新兴交叉学科和研究热点，涉及电磁学、光电子学、光学、半导体物理学、材料科学、生物、医学等多门科学。太赫兹频段覆盖电磁频谱的0.1THz~10THz频率范围，是一个蕴含着丰富物理内涵的宽频段电磁辐射区域。它是电磁频谱家族中的重要成员，介于红外光波和微波之间，长波段与毫米波亚毫米波相重合，短波段与红外线相重合，其基础理论、研究方法和技术也与微波、光波两个学科领域相互衔接和兼容，是上世纪末和本世纪初迅速发展起来而形成的一门综合性学科分支。

THz波可广泛应用于许多领域，主要包括：雷达探测、遥感及大气与环境监测、安全监控与反恐、高速实时高保密度数据通信与传输、生物技术以及医学诊断等。太赫兹科学技术已成为对现代科学技术、国民经济、国防军事有重要影响的非常活跃的前沿学科，给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇。目前，美国、欧洲、亚洲、澳大利亚等国家和地区政府、社会组织、企业、大学和研究机构投入了相当可观的人力、物力和财力到太赫兹科学技术的基础理论研究和工程应用技术开发之中。

近年来，太赫兹技术作为重要的研究领域，在国内外已经受到越来越广泛的关注。无论太赫兹波应用于哪个方面以及哪个频段，都离不开对太赫兹波的接收，对于最为常用的基于超外差体制的接收机来说，实现频率下变频作用的混频器是其中的一个关键部件。在固态太赫兹雷达和通信等系统中，由于缺少低噪声放大器，混频器就成为了接收端的第一级，它的指标直接影响着整体系统的性能。由于同频段高性能本振源实现难度大，采用分谐波混频技术是解决此问题的有效途径。在仅有的几类可工作于太赫兹频段的混频器中，只有基于平面肖特基二极管的太赫兹分谐波混频器可工作于室温，无需提供如液氦等以实现苛刻的低温环境。

目前基于平面封装的GaAs肖特基二极管的太赫兹分谐波混频器主要采用悬置微带的主流电路结构，无源电路由射频端口过渡、本振低通滤波器、本振中频双工器（包括本振端口过渡和中频低通滤波器）两部分组成。在射频过渡端通过微带线和上腔体充分接触实现射频和直流的接地。射频和本振信号分别从各自端口馈入，经过渡到悬置微带并经相应匹配网络后加载到混频二极管上，由于本振信号频率低于射频端口波导截止频率，所以本振信号不会从射频端口处泄漏，而射频信号由于本振低通滤波器（通本振频率、阻射频频率）的存在而不会从本振端口泄漏，从而实现这两个端口间的隔离；混频产生的中频信号从本振端通过一个微带低通滤波器输出。

现有的技术中，分谐波混频器在射频过渡端通过微带线和上腔体充分接触实现射频和直流的接地，这样不仅增加了装配难度降低电路精度，并且中频及本振信号只能实现虚拟接地。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器，本发明采用共面波导传输线，将二极管直接搭在腔体壁的一边，从而实现信号接地，电路结构简单易于装配。

本发明的实现方案如下：一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器，包括一个主空气腔、主空气腔的内底面设置有介质基板，介质基板上设置有耦合探针、共面波导传输线、本振匹配线、微带线结构，共面波导传输线包括从左到右依次连接的匹配线、第一横向传输线、本振低通滤波匹配线，耦合探针的右端与匹配线的左端连接，本振低通滤波匹配线的右端与本振匹配线的左端连接，微带线结构包括从左到右依次连接的第二横向传输线、第三横向传输线、第四横向传输线、中频低通滤波匹配线，第二横向传输线的左端与本振匹配线的右端连接；还包括2个第一纵向传输线，一个第一纵向传输线连接在第一横向传输线与匹配线之间，另一个第一纵向传输线连接在第一横向传输线与本振低通滤波匹配线之间，第一横向传输线的两侧还各自设置有第一支路横向传输线，2个第一支路横向传输线以第一横向传输线的左右向轴线对称设置，2个第一支路横向传输线都通过第一支路纵向传输线与第一横向传输线连接，2个第一支路横向传输线的左右向的两端都弯曲指向第一横向传输线，第一横向传输线的长度方向与第一纵向传输线的长度方向垂直；还包括2个“工”字型传输线，“工”字型传输线包括2个互相平行的横向支路传输线和连接在2个横向支路传输线之间的纵向支路传输线构成，其中一个“工”字型传输线的纵向支路传输线连接在第二横向传输线与第三横向传输线之间，另一个“工”字型传输线的纵向支路传输线连接在第三横向传输线与第四横向传输线之间；共面波导传输线还包括2个分别位于匹配线两侧的接地线，2个接地线都与主空气腔的内壁连接；还包括平面肖特基反向并联混频二极管，平面肖特基反向并联混频二极管为2个并联的混频二极管的组合结构，2个混频二极管的正面为欧姆接触层，其中一个混频二极管的欧姆接触层与匹配线远离介质基板的正面连接，另外一个混频二极管的欧姆接触层与接地线远离介质基板的正面连接；还包括与主空气腔交叉连接的射频输入过渡波导和与主空气腔交叉连接的本振端口过渡波导，射频输入过渡波导与主空气腔的重合区域为区域M，耦合探针延穿过射频输入过渡波导延伸到区域M内，本振端口过渡波导与主空气腔的重合区域为区域N，本振端口匹配线位于区域N内；第一横向传输线和第一纵向传输线、第一支路纵向传输线、第一支路横向传输线构成本振低通滤波器，第三横向传输线和“工”字型传输线、第四横向传输线、第二横向传输线构成中频低通滤波器。

上述结构的工作原理为：本振端口过渡波导和中频低通滤波器构成一个本振中频双工器，本振端口过渡波导为标准波导WR-4，本振端口过渡波导作为本振输入端输入本振信号，射频输入过渡波导为标准波导WR-2.2，射频输入过渡波导作为射频输入端输入射频信号，本振信号和射频信号通过平面肖特基反向并联混频二极管时，将产生丰富的谐波信号，中频信号经由本振低通滤波器和中频低通滤波器筛选后输出；射频信号和本振信号分别从各自端口馈入，经过渡到共面波导传输线并经相应匹配网络后加载到平面肖特基反向并联混频二极管上，由于本振信号频率低于射频端口波导截止频率，所以本振信号不会从射频端口处泄漏，而射频信号由于本振低通滤波器（通本振频率、阻射频频率）的存在而不会从本振端口泄漏，从而实现这两个端口间的隔离；射频信号和本振信号在平面肖特基反向并联混频二极管处循环利用使所需中频信号能量足够大，混频产生的中频信号从本振端通过一个中频低通滤波器输出，匹配电路用来匹配混频二极管的阻抗使信号更好的传输。其中平面肖特基反向并联混频二极管通过倒扣形式用导电胶经过高温烘烤粘贴。

射频输入过渡波导的射频信号到共面波导传输线的过渡过程为：利用耦合探针穿过射频输入过渡波导的侧壁伸入到射频输入过渡波导内部，通过耦合探针的耦合作用，把射频输入过渡波导中的信号能量耦合到共面波导传输线上，尺寸经过优化，避免了高次模和传输零点的出现。

本振低通滤波器采用了一种如上述结构的紧凑谐振单元结构。紧凑谐振单元是一种通过光刻腐蚀技术，在标准50欧姆传输线中形成的特定图形的特殊电路结构。由于在正常的50欧姆传输线上蚀刻掉了一部分金属，形成的上下相连的细窄的传输线将增加其等效的串联电感。相反，蚀刻出的两条缝隙则增加了其等效并联电容。上述结构可等效为RLC谐振电路，呈现带阻特性。通过调节紧凑谐振单元结构的长度及腐蚀图形的结构，可获得不同频段下的带阻效应。本振低通滤波器作用是使本振信号以较小的损耗到达二极管对以驱动混频管，并抑制射频信号，防止射频信号从本振端口泄漏，提高端口隔离度，同时也不让射频信号因为泄漏而损失，能够集中能量在二极管对上进行混频。

平面肖特基反向并联混频二极管的设置原理为：在微波毫米波频段，由于平面肖特基反向并联混频二极管管的封装尺寸远小于波长，其封装几乎不会影响场分布，因此不同工作频率下平面肖特基反向并联混频二极管抽取的SPICE参数线性等效电路模型可认为是准确的。然而随着频率上升至太赫兹频段，由于频率的急剧升高使得屏蔽腔体尺寸骤减，而平面肖特基反向并联混频二极管制作工艺的限制，使得平面肖特基反向并联混频二极管封装尺寸减小幅度有限，远低于工作频率上升的幅度。因此ADS中的传统平面肖特基反向并联混频二极管等效模型在太赫兹频段存在缺陷，需要重新进行等效模型的建立。本发明采用倒扣粘贴的方式设置平面肖特基反向并联混频二极管，也就是采用倒扣形式用导电胶经过高温烘烤粘贴。

中频低通滤波器采用“工”字形结构。设计该工字形滤波器非常简单，“工”字的上下宽的传输线等效为电容，而中间的细传输线等效为电感，电容与电感并联到地。调节电容与电感的大小便可在滤波器的带外产生一个传输零点。中频低通滤波器的作用是将混频产生的中频信号从电路中提取出来，并对无用频率的信号，主要是对能量较强的本振信号进行抑制，防止其从中频端口输出造成本振信号能量的损失以及中频输出频谱不纯。中频滤波器需要尽可能减小通带内的插入损耗，使得中频信号能以较小的损耗输出，并提高对不需要频率的抑制度，特别是对本振频率的抑制。

本振端口过渡波导和中频低通滤波器构成一个本振中频双工器，本振信号由标准波导WR-4输入经由共面波导传输线进入混频二极管和射频信号混频，产生的中频信号经由本振低通滤波器，由于本振输入波导截止频率远高于中频频率，因而中频信号不可能进入本振波导，中频滤波器作为对高频信号的抑制器件将本振信号截止，使其不能由中频端口输出。

混频二极管的具体结构为：混频二极管包括缓冲层，缓冲层上设置有欧姆接触层和外延层，外延层上设置有二氧化硅层，欧姆接触层连接有金属阳极桥，2个混频二极管中的一个混频二极管的金属阳极桥穿透另外一个混频二极管的二氧化硅层，2个混频二极管的缓冲层同时安装在衬底层。

欧姆接触层用导电胶经过高温烘烤粘贴接地线和匹配线上。

共面波导传输线所包含的所有结构远离介质基板的一面都与介质基板的上表面齐平。

耦合探针、匹配线、接地线、第一横向传输线、本振低通滤波匹配线、本振匹配线、第二横向传输线、第三横向传输线、第四横向传输线、中频低通滤波匹配线、第一纵向传输线都为矩形的传输线。

主空气腔为矩形管。

本振端口过渡波导为变径波导管。

射频输入过渡波导为矩形管。

接地线的长边与匹配线的长边平行，同时接地线的长边长度等于本振端口过渡波导至射频输入过渡波导的距离。

由于平面肖特基反向并联混频二极管的尺寸较大，因此与接地线连接的混频二极管穿过主空气腔的壁延伸到主空气腔外部，在该混频二极管处设置有与主空气腔外壁连接的弧形空气腔，该混频二极管延伸到弧形空气腔内。

本发明的优点为：该发明采用共面波导传输线，无需射频接地，减小了装配难度及人工误差增加电路精度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为平面肖特基反向并联混频二极管的正面结构示意图。

图3为平面肖特基反向并联混频二极管的侧剖结构示意图。

图4为本振低通滤波器的放大结构示意图

图5为本振低通滤波器的仿真参数示意图。

图6为中频低通滤波器的仿真参数示意图。

图7为本振中频双工器本振频段的仿真参数示意图。

图8为本振中频双工器中频频段的仿真参数示意图。

图9为射频输入过渡波导的仿真参数示意图。

图10为ADS软件中整体仿真优化后的结果。

图中的标号分别表示为：1、主空气腔；2、介质基板；3、射频输入过渡波导；4、耦合探针；5、匹配线；6、接地线；7、第一横向传输线；71、第一纵向传输线；72、第一支路纵向传输线；73、第一支路横向传输线；8、本振端口过渡波导；9、第二横向传输线；91、“工”字型传输线；93、第三横向传输线；94、第四横向传输线；92、中频低通滤波匹配线；10、本振端口匹配线；11、平面肖特基反向并联混频二极管；12、弧形空气腔；13、本振低通滤波匹配线；21、欧姆接触层；22、二氧化硅层；23、外延层；24、金属阳极桥；25、缓冲层；26、衬底层。

具体实施方式

实施例一

如图1至图9所示。

一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器，包括一个主空气腔1、主空气腔1的内底面设置有介质基板2，介质基板2上设置有耦合探针4、共面波导传输线、本振匹配线10、微带线结构，共面波导传输线包括从左到右依次连接的匹配线5、第一横向传输线7、本振低通滤波匹配线13，耦合探针4的右端与匹配线5的左端连接，本振低通滤波匹配线13的右端与本振匹配线10的左端连接，微带线结构包括从左到右依次连接的第二横向传输线9、第三横向传输线93、第四横向传输线94、中频低通滤波匹配线92，第二横向传输线9的左端与本振匹配线10的右端连接；还包括2个第一纵向传输线71，一个第一纵向传输线71连接在第一横向传输线7与匹配线5之间，另一个第一纵向传输线71连接在第一横向传输线7与本振低通滤波匹配线13之间，第一横向传输线7的两侧还各自设置有第一支路横向传输线73，2个第一支路横向传输线73以第一横向传输线7的左右向轴线对称设置，2个第一支路横向传输线73都通过第一支路纵向传输线72与第一横向传输线7连接，2个第一支路横向传输线73的左右向的两端都弯曲指向第一横向传输线7，第一横向传输线7的长度方向与第一纵向传输线71的长度方向垂直；还包括2个“工”字型传输线91， “工”字型传输线91包括2个互相平行的横向支路传输线和连接在2个横向支路传输线之间的纵向支路传输线构成，其中一个“工”字型传输线91的纵向支路传输线连接在第二横向传输线9与第三横向传输线93之间，另一个“工”字型传输线91的纵向支路传输线连接在第三横向传输线93与第四横向传输线94之间；共面波导传输线还包括2个分别位于匹配线5两侧的接地线6，2个接地线6都与主空气腔的内壁连接；还包括平面肖特基反向并联混频二极管11，平面肖特基反向并联混频二极管11为2个并联的混频二极管的组合结构，2个混频二极管的正面为欧姆接触层21，其中一个混频二极管的欧姆接触层21与匹配线5远离介质基板2的正面连接，另外一个混频二极管的欧姆接触层21与接地线6远离介质基板2的正面连接；还包括与主空气腔交叉连接的射频输入过渡波导3和与主空气腔交叉连接的本振端口过渡波导8，射频输入过渡波导3与主空气腔的重合区域为区域M，耦合探针延穿过射频输入过渡波导3延伸到区域M内，本振端口过渡波导8与主空气腔的重合区域为区域N，本振端口匹配线位于区域N内；第一横向传输线7和第一纵向传输线71、第一支路纵向传输线72、第一支路横向传输线73构成本振低通滤波器，第三横向传输线93和“工”字型传输线91、第四横向传输线94、第二横向传输线9构成中频低通滤波器。

上述结构的工作原理为：本振端口过渡波导8和中频低通滤波器构成一个本振中频双工器，本振端口过渡波导8为标准波导WR-4，本振端口过渡波导8作为本振输入端输入本振信号，射频输入过渡波导3为标准波导WR-2.2，射频输入过渡波导3作为射频输入端输入射频信号，本振信号和射频信号通过平面肖特基反向并联混频二极管11时，将产生丰富的谐波信号，中频信号经由本振低通滤波器和中频低通滤波器筛选后输出；射频信号和本振信号分别从各自端口馈入，经过渡到共面波导传输线并经相应匹配网络后加载到平面肖特基反向并联混频二极管11上，由于本振信号频率低于射频端口波导截止频率，所以本振信号不会从射频端口处泄漏，而射频信号由于本振低通滤波器通本振频率、阻射频频率的存在而不会从本振端口泄漏，从而实现这两个端口间的隔离；射频信号和本振信号在平面肖特基反向并联混频二极管11处循环利用使所需中频信号能量足够大，混频产生的中频信号从本振端通过一个中频低通滤波器输出，匹配电路用来匹配混频二极管的阻抗使信号更好的传输。其中平面肖特基反向并联混频二极管11通过倒扣形式用导电胶经过高温烘烤粘贴。

射频输入过渡波导3的射频信号到共面波导传输线的过渡过程为：利用耦合探针穿过射频输入过渡波导3的侧壁伸入到射频输入过渡波导3内部，通过耦合探针的耦合作用，把射频输入过渡波导3中的信号能量耦合到共面波导传输线上，尺寸经过优化，避免了高次模和传输零点的出现。

本振低通滤波器采用了一种如上述结构的紧凑谐振单元结构。紧凑谐振单元是一种通过光刻腐蚀技术，在标准50欧姆传输线中形成的特定图形的特殊电路结构。由于在正常的50欧姆传输线上蚀刻掉了一部分金属，形成的上下相连的细窄的传输线将增加其等效的串联电感。相反，蚀刻出的两条缝隙则增加了其等效并联电容。上述结构可等效为RLC谐振电路，呈现带阻特性。通过调节紧凑谐振单元结构的长度及腐蚀图形的结构，可获得不同频段下的带阻效应。本振低通滤波器作用是使本振信号以较小的损耗到达二极管对以驱动混频管，并抑制射频信号，防止射频信号从本振端口泄漏，提高端口隔离度，同时也不让射频信号因为泄漏而损失，能够集中能量在二极管对上进行混频。

平面肖特基反向并联混频二极管的设置原理为：在微波毫米波频段，由于平面肖特基反向并联混频二极管管的封装尺寸远小于波长，其封装几乎不会影响场分布，因此不同工作频率下平面肖特基反向并联混频二极管抽取的SPICE参数线性等效电路模型可认为是准确的。然而随着频率上升至太赫兹频段，由于频率的急剧升高使得屏蔽腔体尺寸骤减，而平面肖特基反向并联混频二极管制作工艺的限制，使得平面肖特基反向并联混频二极管封装尺寸减小幅度有限，远低于工作频率上升的幅度。因此ADS中的传统平面肖特基反向并联混频二极管等效模型在太赫兹频段存在缺陷，需要重新进行等效模型的建立。本发明采用倒扣粘贴的方式设置平面肖特基反向并联混频二极管，也就是采用倒扣形式用导电胶经过高温烘烤粘贴。

中频低通滤波器采用“工”字形结构。设计该工字形滤波器非常简单，“工”字的上下宽的传输线等效为电容，而中间的细传输线等效为电感，电容与电感并联到地。调节电容与电感的大小便可在滤波器的带外产生一个传输零点。中频低通滤波器的作用是将混频产生的中频信号从电路中提取出来，并对无用频率的信号，主要是对能量较强的本振信号进行抑制，防止其从中频端口输出造成本振信号能量的损失以及中频输出频谱不纯。中频滤波器需要尽可能减小通带内的插入损耗，使得中频信号能以较小的损耗输出，并提高对不需要频率的抑制度，特别是对本振频率的抑制。

本振端口过渡波导8和中频低通滤波器构成一个本振中频双工器，本振信号由标准波导WR-4输入经由共面波导传输线进入混频二极管和射频信号混频，产生的中频信号经由本振低通滤波器，由于本振输入波导截止频率远高于中频频率，因而中频信号不可能进入本振波导，中频滤波器作为对高频信号的抑制器件将本振信号截止，使其不能由中频端口输出。

混频二极管的具体结构为：混频二极管包括缓冲层25，缓冲层25上设置有欧姆接触层21和外延层23，外延层上设置有二氧化硅层22，欧姆接触层21连接有金属阳极桥24，2个混频二极管中的一个混频二极管的金属阳极桥穿透另外一个混频二极管的二氧化硅层22，2个混频二极管的缓冲层25同时安装在衬底层26。

欧姆接触层21用导电胶经过高温烘烤粘贴接地线和匹配线5上。

共面波导传输线所包含的所有结构远离介质基板2的一面都与介质基板2的上表面齐平。

耦合探针4、匹配线5、接地线6、第一横向传输线7、本振低通滤波匹配线13、本振匹配线10、第二横向传输线9、第三横向传输线93、第四横向传输线94、中频低通滤波匹配线92、第一纵向传输线71都为矩形的传输线。

主空气腔为矩形管。

本振端口过渡波导为变径波导管。

射频输入过渡波导为矩形管。

接地线的长边与匹配线的长边平行，同时接地线的长边长度等于本振端口过渡波导至射频输入过渡波导的距离。

与接地线连接的混频二极管穿过主空气腔的壁延伸到主空气腔外部，在该混频二极管处设置有与主空气腔外壁连接的弧形空气腔12，该混频二极管延伸到弧形空气腔12内。

如图5：该图中的参数表明：本振低通滤波器仿真结果如图5所示，在0～250GHz通带内插入损耗小于0.2dB，回波损耗优于10dB，并且在350GHz以上频率的抑制大于20dB，满足对射频频率抑制的要求。在0～250GHz通带范围内插入损耗较小，可以使本振信号得到有效利用，这在难以获得较大本振功率源的太赫兹频段显得格外重要，同时宽通带也为本振信号实现较宽范围内的良好匹配提供必要的保证。。

如图6：该图中的参数表明：中频低通滤波器仿真结果如图6所示，在0～40GHz范围的通带内插入损耗小于0.2dB，回波损耗优于20dB。本振频率210GHz处抑制大于20dB。可良好的通过中频信号，抑制本振信号。

如图7、8：该图中的参数表明：本振中频双工仿真结果如图7、8所示。图7中，在本振频率140～200GHz的范围内，本振输入波导到本振低通滤波输出端口的插入损耗小于0.5dB，回波损耗即S11基本优于10dB。在图8中，在中频0～25GHz的范围内，中频输出端口的回波损耗优于10dB，本振低通滤波输出端口的插入损耗小于0.5dB。

如图9：该图中的参数表明：图9为射频波导过渡的仿真结果。射频输入端口的回波损耗即S11在390GHz-450GHz内基本优于20dB，插入损耗S21小于0.2dB，为混频器在一个宽频带范围内实现较小变频损耗奠定了良好基础。

如图10：将上述仿真优化得到的各部分无源电路的S参数以SNP文件导入ADS仿真软件，连接ADS构建好的理想二极管模型，借以谐波平衡法进行非线性优化仿真，以得到最佳的变频损耗。ADS仿真结果显示在400-445GHz范围内，变频损耗小于8dB。变频损耗是输入射频信号功率与输出中频信号功率的比值用dB表示。仿真结果证明该混频器效果良好。

如上所述，则能很好的实现本发明。

Claims (10)

1.一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器，其特征在于：包括一个主空气腔（1）、主空气腔（1）的内底面设置有介质基板（2），介质基板（2）上设置有耦合探针（4）、共面波导传输线、本振匹配线（10）、微带线结构，共面波导传输线包括从左到右依次连接的匹配线（5）、第一横向传输线（7）、本振低通滤波匹配线（13），耦合探针（4）的右端与匹配线（5）的左端连接，本振低通滤波匹配线（13）的右端与本振匹配线（10）的左端连接，微带线结构包括从左到右依次连接的第二横向传输线（9）、第三横向传输线（93）、第四横向传输线（94）、中频低通滤波匹配线（92），第二横向传输线（9）的左端与本振匹配线（10）的右端连接；还包括2个第一纵向传输线（71），一个第一纵向传输线（71）连接在第一横向传输线（7）与匹配线（5）之间，另一个第一纵向传输线（71）连接在第一横向传输线（7）与本振低通滤波匹配线（13）之间，第一横向传输线（7）的两侧还各自设置有第一支路横向传输线（73），2个第一支路横向传输线（73）以第一横向传输线（7）的左右向轴线对称设置，2个第一支路横向传输线（73）都通过第一支路纵向传输线（72）与第一横向传输线（7）连接，2个第一支路横向传输线（73）的左右向的两端都弯曲指向第一横向传输线（7），第一横向传输线（7）的长度方向与第一纵向传输线（71）的长度方向垂直；还包括2个“工”字型传输线（91）， “工”字型传输线（91）包括2个互相平行的横向支路传输线和连接在2个横向支路传输线之间的纵向支路传输线构成，其中一个“工”字型传输线（91）的纵向支路传输线连接在第二横向传输线（9）与第三横向传输线（93）之间，另一个“工”字型传输线（91）的纵向支路传输线连接在第三横向传输线（93）与第四横向传输线（94）之间；共面波导传输线还包括2个分别位于匹配线（5）两侧的接地线（6），2个接地线（6）都与主空气腔的内壁连接；还包括平面肖特基反向并联混频二极管（11），平面肖特基反向并联混频二极管（11）为2个并联的混频二极管的组合结构，2个混频二极管的正面为欧姆接触层（21），其中一个混频二极管的欧姆接触层（21）与匹配线（5）远离介质基板（2）的正面连接，另外一个混频二极管的欧姆接触层（21）与接地线（6）远离介质基板（2）的正面连接；还包括与主空气腔交叉连接的射频输入过渡波导（3）和与主空气腔交叉连接的本振端口过渡波导（8），射频输入过渡波导（3）与主空气腔的重合区域为区域M，耦合探针延穿过射频输入过渡波导（3）延伸到区域M内，本振端口过渡波导（8）与主空气腔的重合区域为区域N，本振端口匹配线位于区域N内；第一横向传输线（7）和第一纵向传输线（71）、第一支路纵向传输线（72）、第一支路横向传输线（73）构成本振低通滤波器，第三横向传输线（93）和“工”字型传输线（91）、第四横向传输线（94）、第二横向传输线（9）构成中频低通滤波器。

2.根据权利要求1所述的一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器，其特征在于：混频二极管包括缓冲层（25），缓冲层（25）上设置有欧姆接触层（21）和外延层（23），外延层上设置有二氧化硅层（22），欧姆接触层（21）连接有金属阳极桥（24），2个混频二极管中的一个混频二极管的金属阳极桥穿透另外一个混频二极管的二氧化硅层（22），2个混频二极管的缓冲层（25）同时安装在衬底层（26）。

3.根据权利要求1所述的一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器，其特征在于：欧姆接触层（21）用导电胶经过高温烘烤粘贴接地线和匹配线（5）上。

4.根据权利要求1所述的一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器，其特征在于：共面波导传输线所包含的所有结构远离介质基板（2）的一面都与介质基板（2）的上表面齐平。

5.根据权利要求1所述的一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器，其特征在于：耦合探针（4）、匹配线（5）、接地线（6）、第一横向传输线（7）、本振低通滤波匹配线（13）、本振匹配线（10）、第二横向传输线（9）、第三横向传输线（93）、第四横向传输线（94）、中频低通滤波匹配线（92）、第一纵向传输线（71）都为矩形的传输线。

6.根据权利要求1所述的一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器，其特征在于：主空气腔为矩形管。

7.根据权利要求1所述的一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器，其特征在于：本振端口过渡波导为变径波导管。

8.根据权利要求1所述的一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器，其特征在于：射频输入过渡波导为矩形管。

9.根据权利要求1所述的一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器，其特征在于：接地线的长边与匹配线的长边平行，同时接地线的长边长度等于本振端口过渡波导至射频输入过渡波导的距离。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的一种改进型基于共面波导传输线的分谐波混频器，其特征在于：与接地线连接的混频二极管穿过主空气腔的壁延伸到主空气腔外部，在该混频二极管处设置有与主空气腔外壁连接的弧形空气腔（12），该混频二极管延伸到弧形空气腔（12）内。