一種五端口無源混頻器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微波技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種無源混頻器，尤其涉及一種五端口無源混頻器。
【背景技術(shù)】
[0002]混頻器是利用非線性器件進(jìn)行頻譜搬移的一種常用微波器件，在微波通信、雷達(dá)、遙控、偵察、電子對抗等各領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。在一般通信系統(tǒng)中，發(fā)射信號時(shí)，待發(fā)射的信號首先在低頻段下進(jìn)行調(diào)制、擴(kuò)頻等信號處理，其次需通過混頻器變頻至高頻段，最后才能經(jīng)由天線發(fā)射出去。類似的，接受信號時(shí)，接收到的高頻信號需經(jīng)過混頻器變頻至低頻段再對其進(jìn)行各種處理，最終得到所需信號。由此可見，在整個(gè)收發(fā)過程中，混頻器的作用極其重大，其性能優(yōu)劣會直接影響到整個(gè)收發(fā)系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。目前，平衡式混頻器由于低成本及較高的性價(jià)比得到了廣泛的利用?，F(xiàn)有混頻器為達(dá)到最低的變頻損耗，通常需要額外增設(shè)匹配單元，但是匹配單元增加了混頻器小型化的難度。此外，現(xiàn)有混頻器中，混頻元件的焊接位置比較固定，不能靈活的根據(jù)混頻器的設(shè)計(jì)進(jìn)行元件布局。例如，在單平衡式二極管混頻器中，兩個(gè)二極管需要同時(shí)焊接至同一連接點(diǎn)，則兩個(gè)二極管的分布位置相對比較固定，無疑增大了混頻器結(jié)構(gòu)布局的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是提供一種五端口無源混頻器，采用平面分布結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，減少混頻元件擺放位置的限制條件，布局靈活，同時(shí)直接實(shí)現(xiàn)內(nèi)部匹配，取消匹配單元，使混頻器結(jié)構(gòu)緊湊。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種五端口無源混頻器，所述五端口無源混頻器包括介質(zhì)板、混頻元件12和低通濾波器13，其中，所述混頻器還包括:五端口單元11，其中，第一端口作為射頻輸入端口，第二端口作為本振信號輸入端口，第三端口與低通濾波器13相連，作為混頻信號輸出端口，第四端口和第五端口作為混頻元件12接入端口。
[0005]優(yōu)選的，所述五端口單元11包括第一組耦合線1、第二組耦合線2、第三組耦合線3，其中:所述第一組耦合線I的一端通過連接點(diǎn)將兩條微帶線直接相連，第一組耦合線I的另一端與第二組耦合線2的一端相連，所述第一組耦合線I與第二組耦合線2的兩個(gè)連接處分別引出所述第一端口和第三端口 ；第二組耦合線2的另一端與第三組耦合線3的一端相連，所述第二組耦合線2與第三組耦合線3的兩個(gè)連接處分別引出所述第四端口和第五端口 ；第三組耦合線3的另一端通過連接點(diǎn)將兩條微帶線相連，引出所述第二端口。
[0006]所述第一組耦合線1、第二組耦合線2、第三組耦合線3均形成為兩條平行微帶線，該兩條微帶線彼此間隔一定間隙。
[0007]優(yōu)選的，所述第一組耦合線I的兩條微帶線的一端電連接，另一端分別連接到第二組耦合線2的兩條微帶線的一端，第二組耦合線2的兩條微帶線的另一端分別連接到第三組耦合線3的兩條微帶線的一端，第三組耦合線3的兩條微帶線的另一端共同連接到第二端口。
[0008]所述低通濾波器13包括第四組耦合線4、第五組耦合線5，第六微帶線6、第七微帶線7、扇形單元8以及第九微帶線9，其中:所述第四組耦合線4形成為兩條平行微帶線，所述第五組耦合線5形成為兩條平行微帶線，第四組耦合線4的兩條平行微帶線的一端分別連接到第五組耦合線5的兩條平行微帶線一端，第五組耦合線5的兩條平行微帶線的另一端共同連接到第六微帶線6 ;所述第七微帶線7的一端大致垂直的連接到第四組耦合線4的一條微帶線與第五組耦合線5的一條微帶線的連接處，第七微帶線7的另一端連接到扇形單元8的扇柄處；所述扇形單元8的扇柄大致垂直的連接到第七微帶線7的另一端；所述第九微帶線9大致垂直的連接在五端口單元11的第三端口與低通濾波器13之間。
[0009]所述低通濾波器13的輸出端形成為端口線C，其設(shè)置為連接到第七微帶線7的另一端的微帶線，用于作為中頻信號輸出端口 ；所述五端口單元11的第一端口 I形成為端口線A，設(shè)置為大致垂直的連接到第一組耦合線I的另一條微帶線與第二組耦合線2的另一條微帶線的連接處的微帶線，用于作為射頻信號輸入端口 ；所述五端口單元11的第二端口 II形成為端口線B，設(shè)置為大致平行的連接到第三組耦合線3的兩條微帶線另一端的微帶線，用于作為本振信號輸入端口。
[0010]優(yōu)選的，所述混頻元件12包括:連接到第四端口的二極管，其陰極連接第四端口，陽極接地；連接到第五端口的另一二極管，其陽極連接第五端口，陰極接地。
[0011]所述第一、第二、第三組耦合微帶線1，2，3的偶模特征阻抗、奇模特征阻抗、電長度分別為 Ze1、ZQ1、Θ P i = 1、2、3，優(yōu)選的，Zel= 72 Ω, Z01= 60 Ω ；Ze2= 71 Ω, Zo2= 59 Ω ；Ze3= 59 Ω, Z 03= 47 Ω ;三組耦合線的電長度Θ i均為Θ = π/2，i = 1、2、3。
[0012]本發(fā)明所提供的五端口無源混頻器，包括介質(zhì)板、混頻元件和低通濾波器，還包括:五端口單元，其中，第一端口作為射頻輸入端口，第二端口作為本振信號輸入端口，第三端口與低通濾波器相連，作為混頻信號輸出端口，第四端口和第五端口作為混頻元件接入端口。所述五端口單元包括三組耦合線，由三組耦合線的相連引出五個(gè)端口，同時(shí)第一端口、第二端口、第三端口直接匹配至50 Ω，所述第四端口和第五端口直接匹配至混頻元件。本發(fā)明的五端口無源混頻器取消了普通混頻器中的獨(dú)立匹配單元而進(jìn)行元件的直接匹配，刪減了匹配單元，使電路結(jié)構(gòu)緊湊，使五端口無源混頻器尺寸更加小型化。同時(shí)，由于五端口單元自身的靈活性，本發(fā)明的五端口無源混頻器減少了混頻元件擺放位置的限制條件，布局安排更加靈活、簡單，便于放置，容易實(shí)現(xiàn)；器件線性良好；采用平面微帶結(jié)構(gòu)，易于集成，成本低廉。
【附圖說明】
[0013]圖1顯示了本發(fā)明實(shí)施例的五端口無源混頻器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2顯示了本發(fā)明實(shí)施例中所采用的低通濾波器的S參數(shù)幅度曲線；
[0015]圖3顯示了本發(fā)明實(shí)施例的五端口無源混頻器的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖4顯示了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的五端口無源混頻器的結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖5顯示了本發(fā)明圖4所示優(yōu)選實(shí)施例中各耦合微帶線結(jié)構(gòu)尺寸；
[0018]圖6(a)顯示了本發(fā)明圖4所示優(yōu)選實(shí)施例的五端口無源混頻器的變頻增益隨本振信號功率變化的結(jié)果圖；
[0019]圖6(b)顯示了本發(fā)明圖4所示優(yōu)選實(shí)施例的五端口無源混頻器的變頻增益隨射頻信號功率變化的結(jié)果圖；
[0020]圖6(c)顯示了本發(fā)明圖4所示實(shí)施例的五端口無源混頻器輸出中頻信號隨射頻輸入信號功率變化的結(jié)果圖；
[0021]圖6(d)顯示了本發(fā)明圖3所示優(yōu)選實(shí)施例的五端口無源混頻器輸出信號中基波分量與三次諧波分量隨射頻信號功率變化的結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。在以下說明中，省略了對公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免混淆本發(fā)明的概念。
[0023]圖1顯示了本發(fā)明實(shí)施例的五端口無源混頻器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]如圖1所示，本實(shí)施例的五端口無源混頻器包括五端口單元11、混頻元件12、低通濾波器13和介質(zhì)板。本實(shí)施例所述的無源混頻器優(yōu)選的采用下變頻混頻器，但不限制于此。輸入信號為射頻信號，頻率Sf_RF ;本振信號頻率Sf_LO ;輸出信號為中頻信號，頻率為 f_IF，且 f_IF = f_RF-f_LOo
[0025]所述五端口單元11設(shè)置有五個(gè)端口，分別為第一端口 1、第二端口 I1、第三端口II1、第四端口IV、第五端口 V，第一端口 I作為射頻輸入端口，第二端口 II作為本振信號輸入端口，第三端口III與低通濾波器13相連，作為混頻信號輸出端口，第四端口 IV和第五端口 V作為混頻元件12的接入端口。
[0026]混頻元件12用于變頻或混頻，即將輸入的信號頻率從一個(gè)量值變到另一個(gè)量值。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的混頻元件優(yōu)選的為非線性器件，其電流與電壓之間的關(guān)系是i =
a0+al*v+a2*v2+a3*v3+....。這里，a0、al、a2......為常數(shù)，具體值由所采用的混頻元件的物理參數(shù)決定。
[0027]低通濾波器13用于濾波，特別是用于過濾掉射頻信號中的本振信號頻率分量。輸入的射頻信號經(jīng)過混頻元件12之后形成的信號通常含有多個(gè)頻率分量，例如為為任意實(shí)數(shù)。在下變頻中，通常只需要一個(gè)頻率f_if =所以需要設(shè)