專利名稱：一種平衡混頻器用混合環(huán)的等效分析電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型給出了一種混合環(huán)等效分析電路，該分析電路適用于各種頻段的微波混合環(huán)的分析，尤其是微波高頻段混合環(huán)的分析和混合環(huán)在微波高頻段混頻器中的應(yīng)用。本實(shí)用新型符合微波電路的設(shè)計(jì)技術(shù)。
背景技術(shù)：
環(huán)形混頻器設(shè)計(jì)中用混合環(huán)來(lái)提供較好的本振和射頻的隔離，因此提供準(zhǔn)確的混合環(huán)的分析方法是環(huán)形混頻器設(shè)計(jì)中很重要的環(huán)節(jié)。比較精確的方法是對(duì)混合環(huán)進(jìn)行EM(全波電磁場(chǎng))仿真，然后把仿真數(shù)據(jù)存成S參數(shù)文件，帶入電路中即可。然而對(duì)混頻器進(jìn)行的是大信號(hào)諧波仿真，S參數(shù)文件帶入的方案，一方面數(shù)據(jù)量較大，仿真較慢，同時(shí)由于沒(méi)有考慮多次諧波的影響，仿真的變頻損耗特性不準(zhǔn)確。所以著重考慮怎樣用分支線和環(huán)形微帶線代替混合環(huán)進(jìn)行諧波仿真，如圖1所示，傳統(tǒng)方法是用六節(jié)60度的環(huán)形臂(中心弧長(zhǎng)為1/4波長(zhǎng))和四節(jié)分支線與兩節(jié)微帶線依次級(jí)聯(lián)來(lái)近似。在微波低頻段，1/4波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于分支線的寬度，這種近似方法是可行的，然而在毫米波段，1/4波長(zhǎng)的環(huán)形臂的長(zhǎng)度大概是分支線寬度的3～4倍，圖1b中等效電路對(duì)應(yīng)的實(shí)際版圖為圖1a中的版圖，可以看出在這種情況下電路等效出來(lái)的版圖實(shí)際上是類似六邊形結(jié)構(gòu)的圓環(huán)，而不是完全的圓環(huán)，和實(shí)際情況有很大的誤差。僅適用于微波低頻段，在微波高頻段則存在較大的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種適用于各種頻段的微波混合環(huán)的分析、尤其是微波高頻段混合環(huán)的分析、而且誤差小的混合環(huán)等效分析電路，以克服傳統(tǒng)的等效分析電路應(yīng)用在高頻段存在的誤差較大的缺陷。
本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下一種平衡混頻器用混合環(huán)的等效分析電路，包括六節(jié)環(huán)型臂，環(huán)型臂的長(zhǎng)度為中心頻率的1/4波長(zhǎng)，環(huán)型臂的角度為60度，還包括六節(jié)微帶線，所述六節(jié)環(huán)形臂依次相連，所述微帶線從兩相鄰環(huán)型臂的交點(diǎn)引出，所述微帶線與環(huán)型臂正交重疊合并成圓環(huán)型，混合環(huán)的五個(gè)端口分別由其中的五節(jié)微帶線引出。
由以上公開(kāi)的技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型從環(huán)形功分器的本身的結(jié)構(gòu)考慮，給出了一種混合環(huán)等效分析電路用一段微帶線來(lái)代替分支線，通過(guò)在版圖中把六節(jié)環(huán)形臂依次相連，微帶線從環(huán)形臂的交點(diǎn)引出。然后重疊合并成圓環(huán)型，形成本實(shí)用新型等效電路。本實(shí)用新型等效電路與實(shí)際版圖形狀一致，且對(duì)等效電路仿真和對(duì)實(shí)際版圖的仿真S參數(shù)一致，克服了傳統(tǒng)的等效分析電路在分析過(guò)程中應(yīng)用在高頻段帶來(lái)的較大誤差。


圖1a為傳統(tǒng)的混合環(huán)等效電路實(shí)際對(duì)應(yīng)的版圖；圖1b為傳統(tǒng)的混合環(huán)等效電路；圖2a為本實(shí)用新型混合環(huán)等效電路對(duì)應(yīng)的分塊版圖；圖2b為本實(shí)用新型混合環(huán)等效電路對(duì)應(yīng)的拼合版圖圖2c為本實(shí)用新型混合環(huán)等效電路；圖3a為Ka波段本實(shí)用新型混合環(huán)等效電路的電路仿真和版圖電磁場(chǎng)仿真S11參數(shù)的對(duì)照；圖3b為為Ka波段本實(shí)用新型混合環(huán)等效電路的電路仿真和版圖電磁場(chǎng)仿真S21和S31參數(shù)的對(duì)照；圖4為Ka波段混頻器變頻損耗和隔離度隨本振頻率的變化曲線；圖5為Ka波段混頻器變頻損耗隨本振功率的變化曲線；圖6為24GHz混頻器變頻損耗和隔離度隨本振頻率的變化曲線；
圖7為24GHz混頻器變頻損耗和隔離度隨本振功率的變化曲線。
其中圖3中，-Sche-S代表電路仿真結(jié)果，-Mom-S代表場(chǎng)仿真結(jié)果；圖5、圖6、圖7中，-S表示仿真結(jié)果，-T表示測(cè)試結(jié)果。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型具體實(shí)施例。
如圖2c所示，本實(shí)用新型平衡混頻器用混合環(huán)的等效分析電路，包括六節(jié)環(huán)型臂6，環(huán)形臂的寬度為中心頻率點(diǎn)特征阻抗70.7Ω的微帶線寬度，環(huán)形臂的角度設(shè)成60度，通過(guò)調(diào)整環(huán)形臂的半徑，使環(huán)形臂的弧長(zhǎng)為中心頻率點(diǎn)的四分之一波長(zhǎng)；還包括六節(jié)微帶線7，微帶線7的長(zhǎng)度為環(huán)形臂6寬度的一半，所述六節(jié)環(huán)形臂7依次相連，所述微帶線7從兩相鄰環(huán)型臂6的交點(diǎn)中心引出，所述微帶線7與環(huán)型臂6正交重疊合并成圓環(huán)型，混合環(huán)的五個(gè)端口分別由其中的五節(jié)微帶線7引出。
混合環(huán)的端口1連接混頻器的本振端(LO)，端口3連接混頻器的射頻端端(RF)，端口5連接混頻器的中頻端(IF)，端口2和端口4連接二極管到地。與端口1和端口3相連的兩節(jié)微帶線701、703的寬度為中心頻率點(diǎn)特征阻抗為50Ω的微帶線寬度，其余各節(jié)微帶線702、704和705的寬度為中心頻率點(diǎn)特征阻抗為100Ω的微帶線寬度。
由圖3a和圖3b，本實(shí)用新型混合環(huán)等效電路的S參數(shù)仿真和版圖電磁場(chǎng)的S參數(shù)仿真結(jié)果，兩者的對(duì)照幅值較一致，頻率特性稍有差異。
由圖5混頻器變頻損耗隨本振功率變化的仿真曲線和測(cè)試曲線可以看出，兩者較一致。
如圖6、圖7所示，根據(jù)本實(shí)用新型等效分析電路設(shè)計(jì)制作的24GHz混頻器的仿真結(jié)果和測(cè)試結(jié)果較一致。
權(quán)利要求1.一種平衡混頻器用混合環(huán)的等效分析電路，包括六節(jié)環(huán)型臂，環(huán)型臂的長(zhǎng)度為中心頻率的1/4波長(zhǎng)，環(huán)型臂的角度為60度，其特征在于，還包括六節(jié)微帶線，所述六節(jié)環(huán)形臂依次相連，所述微帶線從兩相鄰環(huán)型臂的交點(diǎn)引出，所述微帶線與環(huán)型臂正交重疊合并成圓環(huán)型，混合環(huán)的五個(gè)端口分別由其中的五節(jié)微帶線引出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡混頻器用混合環(huán)的等效分析電路，其特征在于，微帶線的長(zhǎng)度為環(huán)形臂寬度的一半。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡混頻器用混合環(huán)的等效分析電路，其特征在于，微帶線從環(huán)形臂的交點(diǎn)中心引出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡混頻器用混合環(huán)的等效分析電路，其特征在于，所述微帶線的寬度分別為50Ω和100Ω的特征阻抗寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡混頻器用混合環(huán)的等效分析電路，其特征在于，環(huán)形臂的寬度為中心頻率點(diǎn)特征阻抗70.7Ω的微帶線寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平衡混頻器用混合環(huán)的等效分析電路，其特征在于，與本振端口和射頻端口相連的兩節(jié)微帶線的寬度為中心頻率點(diǎn)特征阻抗為50Ω的微帶線寬度，其余各節(jié)微帶線的寬度為中心頻率點(diǎn)特征阻抗為100Ω的微帶線寬度。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種平衡混頻器用混合環(huán)的等效分析電路，包括六節(jié)環(huán)型臂，環(huán)型臂的長(zhǎng)度為中心頻率的1/4波長(zhǎng)，環(huán)型臂的角度為60度，還包括六節(jié)微帶線，所述六節(jié)環(huán)形臂依次相連，所述微帶線從兩相鄰環(huán)型臂的交點(diǎn)引出，所述微帶線與環(huán)型臂正交重疊合并成圓環(huán)型，混合環(huán)的五個(gè)端口分別由其中的五節(jié)微帶線引出。該分析電路適用于各種頻段的微波混合環(huán)的分析，尤其是微波高頻段混合環(huán)的分析和混合環(huán)在微波高頻段混頻器中的應(yīng)用。本實(shí)用新型符合微波電路的設(shè)計(jì)技術(shù)。
文檔編號(hào)H01P5/22GK2870198SQ20062003872
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月5日
發(fā)明者王闖, 孫曉瑋, 錢蓉, 顧建忠, 喻筱靜, 李凌云, 余穩(wěn) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所