專利名稱：基片集成波導(dǎo)單平衡混頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明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(jì)的基片集成波導(dǎo)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(jī)一個(gè)關(guān)鍵部件，將接收到的高頻微波信號(hào)下變頻至中頻信號(hào)，以便于進(jìn)一步處理并恢復(fù)信號(hào)；或者將中頻信號(hào)上變頻至微波毫米波信號(hào)，以便于其在空間傳播。通信技術(shù)的發(fā)展要求各個(gè)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(gè)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(wú)源電路，能量的泄漏、輻射和干擾大，變頻效率較低；對(duì)于頻率較高的微波毫米波頻段性能的損失更加顯著。同時(shí)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(gè)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(shí)現(xiàn)高性能、低損耗、低成本、易于集成的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種損耗低且變頻性能高的集成型基片集成波導(dǎo)單平衡混頻器。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種用于微波毫米波電路的基片集成波導(dǎo)單平衡混頻器，包括90°基片集成波導(dǎo)定向耦合器I，在90°基片集成波導(dǎo)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(duì)，串聯(lián)的混頻管對(duì)之間的節(jié)點(diǎn)連接中頻輸出端，上述90°基片集成波導(dǎo)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(gè)基片集成波導(dǎo)腔體，在兩個(gè)基片集成波導(dǎo)腔體之間設(shè)有耦合孔，在其中一個(gè)基片集成波導(dǎo)腔體的兩端分別設(shè)有射頻輸入端和直通端，在另一個(gè)基片集成波導(dǎo)腔體的兩端分別設(shè)有本振輸入端和耦合端。
本發(fā)明采用單平衡混頻方案，采用90度基片集成波導(dǎo)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(hào)輸入端和本振輸入端互為隔離端，射頻信號(hào)通過(guò)定向耦合器分為兩路等幅但相位相差90度的信號(hào)分別加到兩個(gè)二極管上，同樣，本振(LO)信號(hào)通過(guò)定向耦合器分為兩路等幅但相位相差90度的信號(hào)也分別加到兩個(gè)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(hào)，也即中頻(IF)信號(hào)。通過(guò)低通濾波器濾除其它諧波，取出中頻信號(hào)，就完成了由射頻信號(hào)到中頻信號(hào)的混頻過(guò)程。在二極管對(duì)兩端可以各連接一段1/4波長(zhǎng)(90度相移)短路線，對(duì)于本振與射頻信號(hào)而言為開路，對(duì)于中頻信號(hào)而言為短路，防止中頻信號(hào)泄漏到射頻輸入端。在兩只二極管之間可以連接一個(gè)1/4波長(zhǎng)(90度相移)開路線用于防止本振信號(hào)泄漏到中頻輸出端。在中頻端口，設(shè)計(jì)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(hào)。
本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明是基于基片集成波導(dǎo)技術(shù)設(shè)計(jì)的微波單平衡混頻器。首先在介質(zhì)基片上實(shí)現(xiàn)了具有高Q值、低損耗的基片集成波導(dǎo)。這種導(dǎo)波結(jié)構(gòu)具有和矩形金屬波導(dǎo)相類似的傳輸特性和場(chǎng)分布；然后，利用基片集成波導(dǎo)形成了90度基片集成波導(dǎo)定向耦合器。在集成波導(dǎo)定向耦合器的兩個(gè)輸出端之間加入混頻管對(duì)，其混頻產(chǎn)物經(jīng)濾波后輸出。在這種本發(fā)明的基片集成波導(dǎo)單平衡混頻器結(jié)構(gòu)中，將基片集成波導(dǎo)技術(shù)設(shè)計(jì)與微波單平衡混頻器的設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)；使用了90度基片集成波導(dǎo)定向耦合器用作混頻器的本振信號(hào)與射頻信號(hào)的功率分配器件，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了混頻功能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1)這種基片集成波導(dǎo)單平衡混頻器在微波毫米波電路的設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)，而且可以在多層介質(zhì)基片的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。
2)混頻效率高。由于介質(zhì)基片波導(dǎo)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(dǎo)技術(shù)應(yīng)用于混頻電路后，具有較寬的帶寬。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的基片集成波導(dǎo)定向耦合器版圖。
圖3是本發(fā)明的測(cè)試用基片集成波導(dǎo)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(shí)施方式
一種用于微波毫米波電路的基片集成波導(dǎo)單平衡混頻器，包括90°基片集成波導(dǎo)定向耦合器I，在90°基片集成波導(dǎo)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(duì)51、52，串聯(lián)的混頻管對(duì)51、52之間的節(jié)點(diǎn)連接中頻輸出端，上述90°基片集成波導(dǎo)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(gè)基片集成波導(dǎo)腔體11、12，在兩個(gè)基片集成波導(dǎo)腔體11、12之間設(shè)有耦合孔4，在其中一個(gè)基片集成波導(dǎo)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(gè)基片集成波導(dǎo)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(dǎo)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。
本發(fā)明在X波段所實(shí)現(xiàn)了以上介紹的基片集成波導(dǎo)混頻器，采用厚度為0.5mm的介質(zhì)基片，相對(duì)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(cè)試結(jié)果圖4比較了仿真與實(shí)測(cè)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(shí)，實(shí)測(cè)的變頻損耗為6.8dB。圖5中，本振頻率固定設(shè)置為12GHz，對(duì)射頻頻率掃描，測(cè)試結(jié)果顯示在高本振的測(cè)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基片集成波導(dǎo)單平衡混頻器，其特征在于包括90°基片集成波導(dǎo)定向耦合器(I)，在90°基片集成波導(dǎo)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(duì)(51、52)，串聯(lián)的混頻管對(duì)(51、52)之間的節(jié)點(diǎn)連接中頻輸出端，上述90°基片集成波導(dǎo)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(gè)基片集成波導(dǎo)腔體(11、12)，在兩個(gè)基片集成波導(dǎo)腔體(11、12)之間設(shè)有耦合孔(4)，在其中一個(gè)基片集成波導(dǎo)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(gè)基片集成波導(dǎo)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所述的基片集成波導(dǎo)單平衡混頻器，其特征在于基片集成波導(dǎo)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。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基片集成波導(dǎo)單平衡混頻器，包括90°基片集成波導(dǎo)定向耦合器(I)，在90°基片集成波導(dǎo)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(duì)，串聯(lián)的混頻管對(duì)之間的節(jié)點(diǎn)連接中頻輸出端，上述90°基片集成波導(dǎo)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(gè)基片集成波導(dǎo)腔體，在兩個(gè)基片集成波導(dǎo)腔體之間設(shè)有耦合孔，在其中一個(gè)基片集成波導(dǎo)腔體的兩端分別設(shè)有射頻輸入端和直通端，在另一個(gè)基片集成波導(dǎo)腔體的兩端分別設(shè)有本振輸入端和耦合端；本發(fā)明具有這種基片集成波導(dǎo)單平衡混頻器在微波毫米波電路的設(shè)計(jì)中易于集成，混頻效率高，帶寬較寬等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01P5/00GK1825684SQ200610038499
公開日2006年8月30日 申請(qǐng)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(yán)頻頻, 郝張成, 劉冰, 湯紅軍 申請(qǐng)人:東南大學(xué)