一種毫米波偶次諧波混頻器結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電子通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種毫米波偶次諧波混頻器結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 毫米波混頻器作為毫米波雷達、制導、通信及測試儀器等系統(tǒng)的重要組成部分，其 性能的好壞，在一定程度上決定毫米波系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。因此，毫米波混頻器一直是毫米波 領(lǐng)域研究的重要課題。近年來固態(tài)微波器件雖然發(fā)展十分迅速，但對于毫米波而言，隨著頻 率的升高，其對應(yīng)的器件及系統(tǒng)的成本也越高。在某個毫米波頻率上，產(chǎn)生相應(yīng)頻率的大功 率毫米波信號的成本也將迅速上升。所W在滿足毫米波系統(tǒng)應(yīng)用要求的條件下，為盡可能 的減小成本，則需要降低系統(tǒng)用于驅(qū)動混頻器的本振信號頻率。
[0003] 毫米波偶次諧波混頻屬于單平衡混頻，只需將二極管對的兩個引腳焊接在介質(zhì)基 片上。相對于奇次諧波混頻器，其更易于裝配，且性能優(yōu)良；在環(huán)境溫度變化中，二極管將隨 介質(zhì)基片一起微弱移動，在一定程度上降低因二極管受力拉伸而使混頻器性能遭到破壞的 幾率。
[0004] 目前毫米波混頻器的混頻電路結(jié)構(gòu)如圖1所示；射頻波導通過減高漸變后，在波 導末端約四分之一處，與波導呈垂直方向，引入波導到微帶過度探針；其中探針微帶的一邊 為接地端，提供混頻直流地；另一邊為傳輸射頻信號，將此信號傳輸?shù)蕉O管上；本振信號 由雙工器的本振端口饋入，在二極管處與射頻信號進行混頻；中頻信號則經(jīng)過雙工器的中 頻端口輸出，形成一個完整的混頻電路。
[0005] 現(xiàn)有毫米波偶次諧波混頻器在技術(shù)上存在如下缺點；波導到微帶探針過度結(jié)構(gòu)復 雜。因為微帶探針一邊需要接地端，作為直流回路，一邊則為傳輸信號，進行混頻。在探針 設(shè)計上，因直流回路路徑會對信號傳輸路徑產(chǎn)生嚴重影響，會使得探針設(shè)計復雜化；并且因 為微帶探針僅在距波導末端約四分之一波長處放置，波導內(nèi)的場會激起兩個不連續(xù)點，給 微帶基片的尺寸設(shè)計，及放置位置的確定也帶來一定的難度。
[0006] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)對波導到微帶探針的設(shè)計及波導短路面的位置確定要求較 高；且在一定程度上裝配工藝將影響混頻性能及其一致性，隨著頻率的升高，影響將更顯 著。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決W上問題，本發(fā)明提供了一種毫米波偶次諧波混頻器結(jié)構(gòu)。該混頻器結(jié) 構(gòu)能夠降低微帶混頻電路的設(shè)計難度，減小設(shè)計成本和時間；降低對裝配工藝要求，并能夠 保證混頻性能和一致性良好。
[000引為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0009] 一種毫米波偶次諧波混頻器結(jié)構(gòu)，其特征是，包括：諧波腔體W及設(shè)置在諧波腔體 內(nèi)的混頻微帶基片、射頻波導、本振及中頻低通濾波器W及反向并聯(lián)二極管對；
[0010] 所述混頻微帶基片放置于射頻波導內(nèi)與波導同向，并置于射頻波導寬邊的中央； 所述反向并聯(lián)二極管對放置在混頻微帶基片的末端；所述本振及中頻低通濾波器置于射頻 波導末端端面處，根據(jù)本振信號確定置于射頻波導內(nèi)的混頻微帶基片長度；根據(jù)反向并聯(lián) 二極管對的尺寸，確定混頻微帶基片接地端的寬度。
[0011] 所述微帶基片包括；直通微帶線、細微帶線、轉(zhuǎn)接微帶線W及接地微帶線；
[0012] 所述直通微帶線用于連接外部的分離本振與中頻的雙工器；所述細微帶線用于傳 輸本振及中頻信號；所述轉(zhuǎn)接微帶用于改善射頻信號禪合到反向并聯(lián)二極管對的能量，并 引出裝配反向并聯(lián)二極管對的微帶枝節(jié)；所述接地微帶用于形成混頻器的接地回路，通過 調(diào)整接地微帶的微帶線長度能夠有效改善混頻性能。
[0013] 所述細微帶線通過轉(zhuǎn)接微帶線與接地微帶線連接，在所述接地微帶線上設(shè)置反向 并聯(lián)二極管對。 I ，、
[0014] 所述混頻微帶基片向射頻波導內(nèi)部延伸^~^射頻波長。 〇0
[0015] 所述二極管放置在微帶末端，處于四分之一射頻波長處。
[0016] 所述射頻波導根據(jù)二極管的實際尺寸，為標準波導或者為減高波導。
[0017] 所述諧波腔體的兩端分別輸入本振及中頻信號和射頻信號。
[001引本發(fā)明的有益效果：
[0019] (1)變頻損耗低；微帶基片置于射頻波導內(nèi)部的中央，且與射頻波導同向，內(nèi)部電 磁場集中在介質(zhì)周圍，射頻信號可W良好的禪合到二極管上，提高混頻效率。
[0020] (2)工作頻帶寬；采用此微帶基片放置方式，波導內(nèi)部電磁場不連續(xù)因素較小，在 保證性能的前提下，可W獲得更寬的工作頻帶。
[0021] (3)端口隔離度大：除了在本振通路的微帶上實現(xiàn)隔離外，在本振波導和射頻波 導上也存在隔罔。
[0022] (4)可靠性高、可生產(chǎn)性好：采用此微帶基片放置方式，射頻信號可W良好的禪合 到二極管上，并在一定誤差范圍內(nèi)，禪合到二極管上的射頻能量變化較小，減弱對裝配工藝 要求，且能獲得良好的性能一致性。
[0023] (5)混頻直流回路簡單；采用此微帶基片放置方式，不需要復雜設(shè)計，僅需要根據(jù) 二極管尺寸設(shè)計合理的直通微帶互聯(lián)到射頻波導壁，既可獲得良好的混頻性能。
[0024] (6)結(jié)構(gòu)緊湊，便于應(yīng)用；采用此微帶基片放置方式，本振微帶與射頻波導同向， 整個結(jié)構(gòu)小巧，便于應(yīng)用。
【附圖說明】
[0025] 圖1為現(xiàn)有毫米波混頻器的混頻電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明毫米波偶次諧波混頻結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明偶次諧波混頻器在110-170GHZ的六次諧波變頻損耗圖。
[002引其中，[1]為歐姆直通微帶線，[2]為本振及中頻低通濾波器，[3]為細微帶線，[4] 為轉(zhuǎn)接微帶線，[引為反向并聯(lián)二極管對，[6]為接地微帶線。
【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0030] 本發(fā)明提出了一種新型的毫米波偶次諧波混頻器結(jié)構(gòu)。該混頻器結(jié)構(gòu)將場集中在 波導中間，且引入更少的不連續(xù)點，結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0031] 混頻微帶基片放置于射頻波導內(nèi)與波導同向，并置于波導寬邊的中央。在該微帶 結(jié)構(gòu)中，微帶基片向射頻波導內(nèi)部延伸^ ^射頻波長，約四分之一波長處；本振及中頻低 通濾波器[2]置于射頻波導末端端面處，既可有效抑制射頻信號泄露，又可作為裝配定位； 根據(jù)本振信號合理設(shè)計置于射頻波導內(nèi)的微帶線及接地端的微帶線長度；再根據(jù)二極管的 尺寸，設(shè)計合理的接地微帶線線寬；其中反向并聯(lián)二極管對[引放置在微帶末端，處于射頻 波導波長約四分之一處；根據(jù)反向并聯(lián)二極管對[5]的實際尺寸，射頻波導為標準波導或 者為減高波導；本振信號通路的波導需要合理減高，W抑制射頻信號W波導模式泄露到本 振通路上。
[0032] 混頻微帶基片包括；直通微帶線[1]、細微帶線巧]、轉(zhuǎn)接微帶線[4]W及接地微帶 線[6] ;50歐姆直通微帶線[1]，用于連接一個外部的分離本振與中頻的雙工器，通過同軸 微帶轉(zhuǎn)接器連接；本振及中頻低通濾波器巧]，用于通過本振及中頻信號而隔離射頻信號 及其他高于本振信號的雜波；四分之一射頻波長細微帶線巧]，用于傳輸本振及中頻信號， 而盡可能的不影響射頻信號，使反向并聯(lián)肖特基二極管對處于射頻信號電場最強位置，獲 得射頻信號的最大能量禪合；轉(zhuǎn)接微帶[4]，用于改善射頻信號禪合到二極管對的能量，并 引出裝配反向并聯(lián)二極管對的微帶枝節(jié)；反向并聯(lián)肖特基二極管對[5]，用于作為混頻單 元，對本振與射頻信號進行混頻；接地微帶線[6]，用于混頻電路的接地回路，調(diào)整接地微 帶回路的微帶線長度可W有效改善混頻性能。
[0033] 上述結(jié)構(gòu)的特點在于：微帶片置于射頻波導內(nèi)的中央處且同向，波導末端的電磁 場較為集中的分布在基片周圍，而不會發(fā)生突變。射頻信號可W良好的禪合到二極管上，并 在一定誤差范圍內(nèi)，禪合到二極管上的射頻能量變化較小。故射頻信號與本振信號進行混 頻時，變頻性能優(yōu)良，一致性良好，且工作帶寬更寬。因此，該結(jié)構(gòu)不但有效降低混頻器的裝 配工藝要求，提高性能，獲得良好的性能一致性，而且提高了混頻器的研發(fā)效率。
[0034] 本發(fā)明偶次諧波混頻器在110-170GHZ的六次諧波變頻損耗如圖3所示，顯示了微 帶基片平行于射頻波導且置于其寬邊中屯、得到的混頻器，在整個頻帶110-170GHZ范圍的 變頻損耗為16. 2±2地，平坦度為±2地。
[0035] 上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對發(fā)明保護范圍 的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需 要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍W內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種毫米波偶次諧波混頻器結(jié)構(gòu)，其特征是，包括：諧波腔體以及設(shè)置在諧波腔體 內(nèi)的混頻微帶基片、射頻波導、本振及中頻低通濾波器以及反向并聯(lián)二極管對； 所述混頻微帶基片放置于射頻波導內(nèi)與波導同向，并置于射頻波導寬邊的中央；所述 反向并聯(lián)二極管對放置在混頻微帶基片的末端；所述本振及中頻低通濾波器置于射頻波導 末端端面處，根據(jù)本振信號確定置于射頻波導內(nèi)的混頻微帶基片長度；根據(jù)反向并聯(lián)二極 管對的尺寸，確定混頻微帶基片接地端的寬度。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種毫米波偶次諧波混頻器結(jié)構(gòu)，其特征是，所述微帶基片包 括：直通微帶線、細微帶線、轉(zhuǎn)接微帶線以及接地微帶線； 所述直通微帶線用于連接外部的分離本振與中頻的雙工器；所述細微帶線用于傳輸本 振及中頻信號；所述轉(zhuǎn)接微帶用于改善射頻信號耦合到反向并聯(lián)二極管對的能量，并引出 裝配反向并聯(lián)二極管對的微帶枝節(jié)；所述接地微帶用于形成混頻器的接地回路，通過調(diào)整 接地微帶的微帶線長度能夠有效改善混頻性能。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種毫米波偶次諧波混頻器結(jié)構(gòu)，其特征是，所述細微帶線通 過轉(zhuǎn)接微帶線與接地微帶線連接，在所述接地微帶線上設(shè)置反向并聯(lián)二極管對。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種毫米波偶次諧波混頻器結(jié)構(gòu)，其特征是，所述混頻微帶基 片向射頻波導內(nèi)部延伸I ~ ^射頻波長。 O O
5. 如權(quán)利要求1所述的一種毫米波偶次諧波混頻器結(jié)構(gòu)，其特征是，所述二極管放置 在微帶末端，處于四分之一射頻波長處。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種毫米波偶次諧波混頻器結(jié)構(gòu)，其特征是，所述射頻波導根 據(jù)二極管的實際尺寸，為標準波導或者為減高波導。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種毫米波偶次諧波混頻器結(jié)構(gòu)，其特征是，所述諧波腔體的 兩端分別輸入本振及中頻信號和射頻信號。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種毫米波偶次諧波混頻器結(jié)構(gòu)，包括：混頻微帶基片放置于射頻波導內(nèi)與波導同向，并置于射頻波導寬邊的中央；反向并聯(lián)二極管對放置在混頻微帶基片的末端；本振及中頻低通濾波器置于射頻波導末端端面處，根據(jù)本振信號確定置于射頻波導內(nèi)的混頻微帶基片長度；根據(jù)反向并聯(lián)二極管對的尺寸，確定混頻微帶基片接地端的寬度。本發(fā)明有益效果：射頻信號可以良好的耦合到二極管上，射頻信號與本振信號進行混頻時，變頻性能優(yōu)良，一致性良好，且工作帶寬更寬。
【IPC分類】H03D7-16
【公開號】CN104753468
【申請?zhí)枴緾N201510187897
【發(fā)明人】韋柳泰, 代秀, 尹沃良, 徐從玉
【申請人】中國電子科技集團公司第四十一研究所
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月18日