專利名稱：微波分諧波上變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種微波毫米波用分諧波上變頻器，尤其涉及一種可用于微波毫米波電路設(shè)計(jì)的微波分諧波上變頻器。
背景技術(shù)：
微波分諧波上變頻器在微波毫米波射頻系統(tǒng)中得到了大量的應(yīng)用，它是發(fā)信機(jī)一個(gè)關(guān)鍵部件，將中頻信號上變頻至微波毫米波信號，以便于其在空間傳播；由于其將本振信號的諧波與中頻信號相混頻，因此其可工作的頻率很高，適于微波毫米波的低成本設(shè)計(jì)。由于是諧波混頻，傳統(tǒng)的分諧波上變頻器很難濾除泄漏至射頻的本振信號以及射頻相對于二次本振的低端鏡像信號。這樣傳輸至射頻的信號中包括許多較強(qiáng)功率的雜波，將使得輻射出去的射頻信號質(zhì)量變差，影響通信的質(zhì)量。因此，需要提出新型的微波分諧波上變頻器，以降低雜波干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種能夠提高射頻信號質(zhì)量、雜波濾除的效果好的微波分諧波上變頻器。
本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種用于微波毫米波電路的微波分諧波上變頻器，包括介質(zhì)基片I，在介質(zhì)基片I上設(shè)有用于輸入中頻信號的中頻信號傳輸線，在中頻信號傳輸線上連接有四分之一本振波長的開路分支，在中頻信號傳輸線與四分之一本振波長的開路分支的連接處連接有微帶與基片集成波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器，在中頻信號傳輸線上還連接有中頻低通濾波器且中頻信號經(jīng)中頻低通濾波器處理后輸至微帶與基片集成波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器，在介質(zhì)基片I上還設(shè)有用于輸入本振信號的本振信號傳輸線，在本振信號傳輸線上連接有二分之一射頻波長的短路分支，在上述中頻信號傳輸線、四分之一本振波長開路分支的連接中心點(diǎn)與本振信號傳輸線、二分之一射頻波長短路分支的連接中心點(diǎn)之間連接有并聯(lián)的二極管對，在微帶與基片集成波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器上連接有基片集成波導(dǎo)且該基片集成波導(dǎo)為呈現(xiàn)彎折形狀的波導(dǎo)，在基片集成波導(dǎo)另一端上連接有用于輸出射頻信號的基片集成波導(dǎo)與微帶轉(zhuǎn)換器，上述基片集成波導(dǎo)由在雙面設(shè)有金屬貼片的介質(zhì)基片設(shè)置兩排金屬化通孔構(gòu)成，在基片集成波導(dǎo)的轉(zhuǎn)彎處均設(shè)有不連續(xù)性消除孔。
本實(shí)用新型利用了基片集成波導(dǎo)中一定頻率以下信號傳輸截止的固有特性，用以提高射頻(RF)與本振(LO)之間的隔離度，降低本振及其諧波的影響。首先在介質(zhì)基片的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了基片集成波導(dǎo)。這種波導(dǎo)具有和矩形金屬波導(dǎo)相類似的傳輸特性和場分布；根據(jù)工作頻段，設(shè)計(jì)基片集成波導(dǎo)的尺寸。然后設(shè)計(jì)分諧波混頻管對及其相應(yīng)的外圍匹配電路。在本實(shí)用新型中，在上變頻信號輸出端，使用了一定尺寸的基片集成波導(dǎo)用于濾除本振和雜波；在基片集成波導(dǎo)的設(shè)計(jì)中注意了折疊式波導(dǎo)拐角的設(shè)計(jì)，同時(shí)設(shè)計(jì)其與微帶電路之間的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，使得整個(gè)電路匹配良好；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1)這種基片集成波導(dǎo)在微波毫米波電路的設(shè)計(jì)中易于集成。這是由于這種基片集成波導(dǎo)完全在介質(zhì)基片上實(shí)現(xiàn)，利用介質(zhì)基片的介電常數(shù)可以很方便地調(diào)節(jié)這種基片集成波導(dǎo)尺寸的大小，從而較好的實(shí)現(xiàn)和其它微波毫米波電路的集成；2)損耗小。這是它和普通立體金屬波導(dǎo)相類似的特性，具有較高的Q值，較低的損耗。所以與微帶電路相比，它的Q值比較高，損耗比較低。
3)雜波濾除的效果好。這是由于基片集成波導(dǎo)對于截止頻率以下的所有信號具有幾乎完全截止的特性所致，隔離度非常高。本實(shí)用新型減小發(fā)射射頻信號中的雜波成分，提高本振抑制度，從而提高射頻信號質(zhì)量。其次，使用這種微波分諧波上變頻器損耗低，變頻性能高。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)主視圖。
圖2是本振4.3GHz、中頻1GHz的測試射頻頻譜圖。
具體實(shí)施方式
一種用于微波毫米波電路的微波分諧波上變頻器，包括介質(zhì)基片I，在介質(zhì)基片I上設(shè)有用于輸入中頻信號的中頻信號傳輸線9，在中頻信號傳輸線9上連接有四分之一本振波長的開路分支3，在中頻信號傳輸線9與四分之一本振波長的開路分支3的連接處連接有微帶與基片集成波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器6，在中頻信號傳輸線9上還連接有中頻低通濾波器5且中頻信號經(jīng)中頻低通濾波器5處理后輸至微帶與基片集成波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器6，在介質(zhì)基片I上還設(shè)有用于輸入本振信號的本振信號傳輸線8，在本振信號傳輸線8上連接有二分之一射頻波長的短路分支4，在上述中頻信號傳輸線9、四分之一本振波長開路分支3的連接中心點(diǎn)與本振信號傳輸線8、二分之一射頻波長短路分支4的連接中心點(diǎn)之間連接有并聯(lián)的二極管對1a、1b，在微帶與基片集成波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器6上連接有基片集成波導(dǎo)2且該基片集成波導(dǎo)2為呈現(xiàn)彎折形狀的波導(dǎo)，在基片集成波導(dǎo)2另一端上連接有用于輸出射頻信號的基片集成波導(dǎo)與微帶轉(zhuǎn)換器7，上述基片集成波導(dǎo)2由在雙面設(shè)有金屬貼片的介質(zhì)基片設(shè)置兩排金屬化通孔構(gòu)成，在基片集成波導(dǎo)2的轉(zhuǎn)彎處均設(shè)有不連續(xù)性消除孔10、11。
本實(shí)用新型在X波段所實(shí)現(xiàn)了以上介紹的微波分諧波上變頻器，采用厚度為0.5mm的介質(zhì)基片，相對電介電常數(shù)為2.2?；刹▽?dǎo)總長度為5個(gè)波長左右，約10cm左右，考慮到布版，采取折疊形式，在拐角處加入不連續(xù)性消除孔調(diào)節(jié)駐波，如圖1所示。其參數(shù)為不連續(xù)性消除孔的中心至基片集成波導(dǎo)邊緣的距離為4.26mm；不連續(xù)性消除孔的直徑為1.5mm。
以下是測試結(jié)果圖2是本振頻率為4.3GHz、中頻頻率為1GHz時(shí)的射頻頻譜，可以看出8.6GHz處的2倍本振與7.6GHz處的射頻鏡像頻率幾乎全被抑制(低于頻譜儀的噪聲底)。4.3GHz處的本振功率為-63.83dBm，對應(yīng)的隔離度大于70dB。
本實(shí)用新型如圖1所示，采用了非線性Schottky二極管作為非線性器件。在本振端采用λRF/2長的短路分支，對于射頻為短路，但對本振信號沒有影響。類似地，在射頻端采用λLO/4長的開路分支，使得二極管在此處對本振端短路，但對射頻信號沒有影響。中頻信號通過低通濾波器后加到二極管對上。在中頻端口，設(shè)計(jì)了微帶型階梯阻抗變換低通濾波器，以防止射頻信號泄漏到中頻。利用二極管的非線性特性產(chǎn)生mfLO±nfIF很多頻率分量，這里m，n為整數(shù)，fLO和fIF分別為本振和中頻頻率。將基片集成波導(dǎo)的截止頻率設(shè)計(jì)在fLO-fIF和fLO+fIF之間，即可利用基片集成波導(dǎo)的截止特性將fLO-fIF以下的所有頻率分量，包括本振和中頻信號濾除，從而得到高質(zhì)量的上變頻后的射頻信號fRF＝fLO+fIF，這里fRF為射頻信號頻率。
基片集成波導(dǎo)的場分布與普通金屬矩形波導(dǎo)類似，具有與普通金屬波導(dǎo)相似的很多性質(zhì)。在傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)中，對于截止頻率以下的電磁波具有完全隔離的性質(zhì)。同樣的特性在基片集成波導(dǎo)中也存在。
對于分諧波上變頻器，主要的雜波為2倍本振、本振以及射頻鏡像頻率。高隔離度上變頻器的工作頻率可由基片集成波導(dǎo)的截止頻率推算出來。以圖中的設(shè)計(jì)為例，對于1GHz的中頻，有效的射頻頻率為9.3~9.8GHz，對應(yīng)的本振頻率為4.15~4.4GHz，在這個(gè)頻率范圍主要的雜波幾乎全被抑制。對于2GHz的中頻，有效的射頻頻率為9.3~10.8GHz，本振頻率為3.65~4.4GHz。以此為依據(jù)可以設(shè)計(jì)所需的分諧波上變頻器。
權(quán)利要求1.一種用于微波毫米波電路的微波分諧波上變頻器，包括介質(zhì)基片(I)，在介質(zhì)基片(I)上設(shè)有用于輸入中頻信號的中頻信號傳輸線(9)，在中頻信號傳輸線(9)上連接有中頻低通濾波器(5)且與中頻低通濾波器(5)的輸入端連接，在中頻低通濾波器(5)的輸出端上連接有四分之一本振波長的開路分支(3)，在中頻低通濾波器(5)與四分之一本振波長的開路分支(3)的連接處連接有微帶與基片集成波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器(6)，在介質(zhì)基片(I)上還設(shè)有用于輸入本振信號的本振信號傳輸線(8)，在本振信號傳輸線(8)上連接有二分之一射頻波長的短路分支(4)，在上述四分之一本振波長開路分支(3)的連接中心點(diǎn)與二分之一射頻波長短路分支(4)的連接中心點(diǎn)之間連接有并聯(lián)的二極管對(1a、1b)，其特征在于在微帶與基片集成波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器(6)上連接有基片集成波導(dǎo)(2)且該基片集成波導(dǎo)(2)為呈現(xiàn)彎折形狀的波導(dǎo)，在基片集成波導(dǎo)(2)另一端上連接有用于輸出射頻信號的基片集成波導(dǎo)與微帶轉(zhuǎn)換器(7)，上述基片集成波導(dǎo)(2)由在雙面設(shè)有金屬貼片的介質(zhì)基片設(shè)置兩排金屬化通孔構(gòu)成，在基片集成波導(dǎo)(2)的轉(zhuǎn)彎處均設(shè)有不連續(xù)性消除孔(10、11)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于微波毫米波電路的微波分諧波上變頻器，包括介質(zhì)基片，在介質(zhì)基片上設(shè)有中頻信號傳輸線，其上連接有開路分支，連接處接有微帶與基片集成波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器，在介質(zhì)基片I上還設(shè)有本振信號傳輸線，本振信號傳輸線上連接有短路分支，在中頻信號傳輸線、四分之一本振波長開路分支的連接中心點(diǎn)與本振信號傳輸線、二分之一射頻波長短路分支的連接中心點(diǎn)之間連接有并聯(lián)的二極管對，微帶與基片集成波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器上連接有基片集成波導(dǎo)，在基片集成波導(dǎo)另一端上連接有基片集成波導(dǎo)與微帶轉(zhuǎn)換器，基片集成波導(dǎo)由雙面設(shè)金屬貼片的介質(zhì)基片設(shè)置兩排金屬化通孔構(gòu)成，在基片集成波導(dǎo)的轉(zhuǎn)彎處均設(shè)有不連續(xù)性消除孔。
文檔編號H01P1/20GK2867622SQ20062006961
公開日2007年2月7日 申請日期2006年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月27日
發(fā)明者陳繼新, 洪偉, 嚴(yán)頻頻, 郝張成, 湯紅軍, 劉冰 申請人:東南大學(xué)