專利名稱：微波單平衡混頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種微波毫米波用混頻器，尤其涉及一種可用于微波毫米波電路設(shè)計的微波單平衡混頻器。
背景技術(shù)：
微波混頻器在微波毫米波射頻系統(tǒng)中得到了大量的應(yīng)用，它是收發(fā)信機一個關(guān)鍵部件，將接收到的高頻微波信號下變頻至中頻信號，以便于進一步處理并恢復信號；或者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。通信技術(shù)的發(fā)展要求各個部件易于集成、小型化、輕量化和高可靠性，混頻器性能的好壞直接影響整個系統(tǒng)的性能。傳統(tǒng)的微波混頻器，由于采用了微帶結(jié)構(gòu)的無源電路，能量的泄漏、輻射和干擾大，變頻效率較低；對于頻率較高的微波毫米波頻段性能的損失更加顯著。同時這類結(jié)構(gòu)需要占據(jù)電路板表面區(qū)域，使得混頻器以至于整個微波毫米波系統(tǒng)的集成度降低。因此，需要提出新型的微波毫米波單平衡混頻器，以實現(xiàn)高性能、低損耗、低成本、易于集成的目標。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型提供一種損耗低且變頻性能高的集成型微波單平衡混頻器。
本實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單平衡混頻器，包括90°基片集成波導定向耦合器I，在90°基片集成波導定向耦合器I的直通端與耦合端之間連接有串聯(lián)的混頻管對，串聯(lián)的混頻管對之間的節(jié)點連接中頻輸出端，上述90°基片集成波導定向耦合器I包括雙面設(shè)有金屬貼片的介質(zhì)基片，在介質(zhì)基片上設(shè)有兩個基片集成波導腔體，在兩個基片集成波導腔體之間設(shè)有耦合孔，在其中一個基片集成波導腔體的兩端分別設(shè)有射頻輸入端和直通端，在另一個基片集成波導腔體的兩端分別設(shè)有本振輸入端和耦合端。
本實用新型采用單平衡混頻方案，采用90度基片集成波導定向耦合器作為本振與射頻的功率分配器件，采用非線性Schottky二極管作為混頻非線性器件。射頻(RF)信號輸入端和本振輸入端互為隔離端，射頻信號通過定向耦合器分為兩路等幅但相位相差90度的信號分別加到兩個二極管上，同樣，本振(LO)信號通過定向耦合器分為兩路等幅但相位相差90度的信號也分別加到兩個二極管上，利用二極管的非線性產(chǎn)生出本振與射頻的差信號，也即中頻(IF)信號。通過低通濾波器濾除其它諧波，取出中頻信號，就完成了由射頻信號到中頻信號的混頻過程。在二極管對兩端可以各連接一段1/4波長(90度相移)短路線，對于本振與射頻信號而言為開路，對于中頻信號而言為短路，防止中頻信號泄漏到射頻輸入端。在兩只二極管之間可以連接一個1/4波長(90度相移)開路線用于防止本振信號泄漏到中頻輸出端。在中頻端口，設(shè)計了微帶階梯阻抗變換低通濾波器，用于隔離射頻與本振信號。
本實用新型的有益效果如下本實用新型是基于基片集成波導技術(shù)設(shè)計的微波單平衡混頻器。首先在介質(zhì)基片上實現(xiàn)了具有高Q值、低損耗的基片集成波導。這種導波結(jié)構(gòu)具有和矩形金屬波導相類似的傳輸特性和場分布；然后，利用基片集成波導形成了90度基片集成波導定向耦合器。在集成波導定向耦合器的兩個輸出端之間加入混頻管對，其混頻產(chǎn)物經(jīng)濾波后輸出。在這種本實用新型的微波單平衡混頻器結(jié)構(gòu)中，將基片集成波導技術(shù)設(shè)計與微波單平衡混頻器的設(shè)計結(jié)合起來；使用了90度基片集成波導定向耦合器用作混頻器的本振信號與射頻信號的功率分配器件，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了混頻功能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點1)這種微波單平衡混頻器在微波毫米波電路的設(shè)計中易于集成。這是由于這種混頻器所采用的定向耦合器不僅能夠在單層介質(zhì)基片上實現(xiàn)，而且可以在多層介質(zhì)基片的內(nèi)部實現(xiàn)。
2)混頻效率高。由于介質(zhì)基片波導技術(shù)損耗低，混頻效率得到提高。
3)帶寬較寬。將基片集成波導技術(shù)應(yīng)用于混頻電路后，具有較寬的帶寬。
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型的基片集成波導定向耦合器版圖。
圖3是本實用新型的測試用基片集成波導定向耦合器版圖。
圖4是插入損耗隨本振功率變化的曲線圖。
圖5是插入損耗隨射頻頻率變化的曲線。
具體實施方式
一種用于微波毫米波電路的微波單平衡混頻器，包括90°基片集成波導定向耦合器I，在90°基片集成波導定向耦合器I的直通端112與耦合端122之間連接有串聯(lián)的混頻管對51、52，串聯(lián)的混頻管對51、52之間的節(jié)點連接中頻輸出端，上述90°基片集成波導定向耦合器I包括雙面設(shè)有金屬貼片2、3的介質(zhì)基片1，在介質(zhì)基片1上設(shè)有兩個基片集成波導腔體11、12，在兩個基片集成波導腔體11、12之間設(shè)有耦合孔4，在其中一個基片集成波導腔體11的兩端分別設(shè)有射頻輸入端111和直通端112，在另一個基片集成波導腔體12的兩端分別設(shè)有本振輸入端121和耦合端122。上述基片集成波導腔體由設(shè)在介質(zhì)基片1上的金屬化通孔9圍合構(gòu)成。
本實用新型在X波段所實現(xiàn)了以上介紹的基片集成波導混頻器，采用厚度為0.5mm的介質(zhì)基片，相對電介電常數(shù)為2.4，如附圖所示，其它參數(shù)如下
以下是測試結(jié)果圖4比較了仿真與實測的變頻損耗曲線，其中射頻頻率為10GHz，本振頻率為11.92GHz。在本振功率為8dBm時，實測的變頻損耗為6.8dB。圖5中，本振頻率固定設(shè)置為12GHz，對射頻頻率掃描，測試結(jié)果顯示在高本振的測試條件下，射頻頻率從9GHz至12GHz的寬頻段范圍內(nèi)，變頻損耗均小于10dB。
權(quán)利要求1.一種用于微波毫米波電路的微波單平衡混頻器，其特征在于包括90°基片集成波導定向耦合器(I)，在90°基片集成波導定向耦合器(I)的直通端(112)與耦合端(122)之間連接有串聯(lián)的混頻管對(51、52)，串聯(lián)的混頻管對(51、52)之間的節(jié)點連接中頻輸出端，上述90°基片集成波導定向耦合器(I)包括雙面設(shè)有金屬貼片(2、3)的介質(zhì)基片(1)，在介質(zhì)基片(1)上設(shè)有兩個基片集成波導腔體(11、12)，在兩個基片集成波導腔體(11、12)之間設(shè)有耦合孔(4)，在其中一個基片集成波導腔體(11)的兩端分別設(shè)有射頻輸入端(111)和直通端(112)，在另一個基片集成波導腔體(12)的兩端分別設(shè)有本振輸入端(121)和耦合端(122)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波單平衡混頻器，其特征在于基片集成波導腔體由設(shè)在介質(zhì)基片(1)上的金屬化通孔(9)圍合構(gòu)成。
專利摘要本實用新型公開了一種微波單平衡混頻器，包括90°基片集成波導定向耦合器(I)，在90°基片集成波導定向耦合器(I)的直通端與耦合端之間連接有串聯(lián)的混頻管對，串聯(lián)的混頻管對之間的節(jié)點連接中頻輸出端，上述90°基片集成波導定向耦合器(I)包括雙面設(shè)有金屬貼片的介質(zhì)基片，在介質(zhì)基片上設(shè)有兩個基片集成波導腔體，在兩個基片集成波導腔體之間設(shè)有耦合孔，在其中一個基片集成波導腔體的兩端分別設(shè)有射頻輸入端和直通端，在另一個基片集成波導腔體的兩端分別設(shè)有本振輸入端和耦合端；本實用新型具有這種微波單平衡混頻器在微波毫米波電路的設(shè)計中易于集成，混頻效率高，帶寬較寬等優(yōu)點。
文檔編號H01P5/10GK2867624SQ20062006961
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)明者洪偉, 陳繼新, 嚴頻頻, 郝張成, 劉冰, 湯紅軍 申請人:東南大學