一种毫米波宽带单平衡下变频器和变频方法技术

本发明专利技术公开了一种毫米波宽带单平衡下变频器和变频方法，对脊鳍线过渡结构包括两个波导

【技术实现步骤摘要】
一种毫米波宽带单平衡下变频器和变频方法


[0001]本专利技术涉及宽带单平衡混频器
，具体为一种毫米波宽带单平衡下变频器和变频方法。

技术介绍

[0002]毫米波接收前端广泛应用在通信、雷达等近乎所有的毫米波应用系统中，解决信号的频率变换问题，是系统的核心组成部分，主要由混频器、滤波器以及放大器等关键器件组成。其中，毫米波混频器是接收前端的核心器件，其功能是将毫米波射频信号下变频到中频信号实现频谱的向下搬移，其技术指标的优劣很大程度上影响了毫米波系统的整体性能。因此，高性能毫米波混频器的研制是毫米波与太赫兹技术的关键研究方向之一。
[0003]90
°
单平衡混频器是混频器的一种，采用90
°
混合网络把两个单端口混频器组合在一起，在概念上有很宽的频率范围，且在RF(射频)端口得到完全的输入匹配，且可以去除全部偶数阶互调产物。对于90
°
单平衡混频器，国内外公开报道的一般都采用微带线分支线耦合器作为90
°
混合网络，但是这种耦合器难以应用到毫米波频段，限制了90
°
单平衡混频器的发展。
[0004]公开号为CN101510757A的专利技术专利申请公开了一种毫米波单片正交下变频器，该申请通过在射频信号RF输入口引入低噪声放大单元，在不增加芯片面积的情况下，减小了整个单片正交下变频器的变频损耗。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于：提供一种结构简单、并可提供低变频损耗的毫米波宽带单平衡下变频器和变频方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种毫米波宽带单平衡下变频器，包括波导耦合器、对脊鳍线过渡结构、射频本振匹配电路结构、反向T型二极管对、中频匹配电路和低通滤波器；
[0008]所述对脊鳍线过渡结构包括两个波导
‑
微带对脊鳍线过渡；所述射频本振匹配电路结构包括两个射频本振匹配电路，所述射频本振匹配电路由至少一段微带传输线构成；所述反向T型二极管对具有b接点、c接点和a接点；所述中频匹配电路包括至少一段微带传输线；
[0009]所述波导耦合器的输入端口接射频信号，隔离端口接本振信号，直通端口依次通过一个波导
‑
微带对脊鳍线过渡和一个射频本振匹配电路后接所述b接点，耦合端口依次通过另一个波导
‑
微带对脊鳍线过渡和另一个射频本振匹配电路后接所述c接点，所述a接点通过所述中频匹配电路接所述低通滤波器的输入端，所述低通滤波器的中频端输出中频信号。
[0010]优点：本专利技术的波导耦合器构成90度混合网络，保证本专利技术的射频及本振信号工作频带宽；对脊鳍线过渡结构不但实现了宽带波导微带转换，而且为宽带中频及直流信号
提供接地，同时抑制部分谐波信号；并通过设置两个射频本振匹配电路和中频匹配电路，降低本专利技术的变频损耗，从而适用于毫米波宽带接收机。
[0011]优选地，所述波导耦合器采用E面分支线电桥结构。
[0012]优选地，所述E面分支线电桥结构的分支数量为七分支。
[0013]优选地，所述射频本振匹配电路包括3段微带传输线串联。
[0014]优选地，所述反向T型二极管对包括第一肖特基二极管和第二肖特基二极管，所述第一肖特基二极管的阴极接所述第二肖特基二极管的阳极，所述第一肖特基二极管和所述第二肖特基二极管的公共端为所述a接点，所述第一肖特基二极管的阳极为所述b接点，所述第二肖特基二极管的阴极为所述c接点。
[0015]优选地，所述中频匹配电路包括1段微带传输线。
[0016]优选地，所述低通滤波器采用CMRC结构。
[0017]本专利技术还公开了一种采用上述毫米波宽带单平衡下变频器的变频方法，射频信号由波导耦合器的输入端口输入，在直通端口和耦合端口得到等幅、相位相差90
°
的射频信号，本振信号由波导耦合器的隔离端口输入，在直通端口和耦合端口得到等幅、相位相差90
°
的本振信号；直通端口的射频信号和本振信号通过一个波导
‑
微带对脊鳍线过渡和一个射频本振匹配电路后输送到反向T型二极管对的b接点，耦合端口的射频信号和本振信号通过另一个波导
‑
微带对脊鳍线过渡和另一个射频本振匹配电路后输送到反向T型二极管对的c接点，射频信号和本振信号在反向T型二极管对中完成高效平衡式混频，反向T型二极管对将产生的中频信号从a接口输出；中频信号通过中频匹配电路传递至低通滤波器的输入端，低通滤波器的中频端输出中频信号。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019](1)本专利技术的波导耦合器构成90度混合网络，采用多分支结构的波导耦合器具备射频和本振信号宽带工作性能，从而实现了宽带混频器。
[0020](2)本专利技术的对脊鳍线过渡结构不但实现了宽带波导微带转换，而且为宽带中频及直流信号提供接地，同时抑制部分谐波信号。
[0021](3)本专利技术的两个射频本振匹配电路和中频匹配电路实现变频损耗低。对两个射频本振匹配电路和中频匹配电路的尺寸进行优化，从而获得最佳变频损耗。本专利技术能够以较低的变频损耗在宽带进行下变频，适用于毫米波宽带接收机。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例的整体结构示意图；
[0023]图2为本专利技术实施例的波导耦合器结构示意图；
[0024]图3为本专利技术实施例的波导耦合器的相位不平衡度和幅度不平衡度的仿真结果图；
[0025]图4为本专利技术实施例的波导耦合器的S参数的仿真结果图；
[0026]图5为本专利技术实施例在固定本振信号频率为57GHz的变频损耗仿真结果图；
[0027]图6为本专利技术实施例在固定本振信号频率为67GHz的变频损耗仿真结果图；
[0028]图7为本专利技术实施例在固定中频信号频率为8GHz的变频损耗仿真结果图；
[0029]图8为本专利技术实施例在固定中频信号频率为19GHz的变频损耗仿真结果图。
具体实施方式
[0030]为便于本领域技术人员理解本专利技术技术方案，现结合说明书附图对本专利技术技术方案做进一步的说明。
[0031]术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0032]参阅图1，本实施例公开了一种毫米波宽带单平衡下变频器，包括波导耦合器1、对脊鳍线过渡结构2、射频本振匹配电路结构3、反向T型二极管对4、中频匹配电路5和低通滤波器6；
[0033]本实施例以67～85GHz单平衡下变频器为例具体介绍其中各个单元电路的设计，对于其他频段的设计同样有效。
[0034]混频器设计指标包括：
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种毫米波宽带单平衡下变频器，其特征在于：包括波导耦合器(1)、对脊鳍线过渡结构(2)、射频本振匹配电路结构(3)、反向T型二极管对(4)、中频匹配电路(5)和低通滤波器(6)；所述对脊鳍线过渡结构(2)包括两个波导
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微带对脊鳍线过渡；所述射频本振匹配电路结构(3)包括两个射频本振匹配电路，所述射频本振匹配电路由至少一段微带传输线构成；所述反向T型二极管对(4)具有b接点、c接点和a接点；所述中频匹配电路(5)包括至少一段微带传输线；所述波导耦合器(1)的输入端口接射频信号，隔离端口接本振信号，直通端口依次通过一个波导
‑
微带对脊鳍线过渡和一个射频本振匹配电路后接所述b接点，耦合端口依次通过另一个波导
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微带对脊鳍线过渡和另一个射频本振匹配电路后接所述c接点，所述a接点通过所述中频匹配电路(5)接所述低通滤波器(6)的输入端，所述低通滤波器(6)的中频端输出中频信号。2.根据权利要求1所述的毫米波宽带单平衡下变频器，其特征在于：所述波导耦合器(1)采用E面分支线电桥结构。3.根据权利要求2所述的毫米波宽带单平衡下变频器，其特征在于：所述E面分支线电桥结构的分支数量为七分支。4.根据权利要求1所述的毫米波宽带单平衡下变频器，其特征在于：所述射频本振匹配电路包括3段微带传输线串联。5.根据权利要求1所述的毫米波宽带单平衡下变频器，其特征在于：所述反向T型二极管对(4)包括第一肖特基二极管(41)和第二肖特基二极管(42)，所述第一肖特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张先文，郭健，徐子昂，张潇予，戴启航，
申请(专利权)人：南京珞达信息有限公司，
类型：发明
国别省市：