CN106207346A - 一种低本振功率的宽中频毫米波基波混频电路 - Google Patents

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代秀
张枢
徐丛玉
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Abstract

本发明公开了一种低本振功率的宽中频毫米波基波混频电路，具体涉及微波毫米波技术领域。其解决了现有的基波混频器在较小功率下无法正常工作的不足。该低本振功率的宽中频毫米波基波混频电路，包括腔体，腔体的一端为射频端口，另一端为中频端口，腔体的中部设置有本振端口和波导微带探针，腔体内部靠近中频端口侧设置有中频滤波器，射频端口处设置射频波导，射频波导内有射频波导转微带鳍线结构、本振共面波导结构和混频二极管，混频二极管的三个管脚分别与本振共面波导和射频波导转微带鳍线结构相连，射频端口的两侧设置有平板电容和偏置线通孔，偏置线通孔上连有外部偏置电源。

Description

一种低本振功率的宽中频毫米波基波混频电路
技术领域
本发明涉及微波毫米波技术领域，具体涉及一种低本振功率的宽中频毫米波基波混频电路。
背景技术
毫米波混频器作为频率转化部件，实现将高频信号转化为低频信号，是雷达、通信及测试等***的重要组成部分，其性能在一定程度上决定毫米波***性能。因此毫米波混频器一直是毫米波技术领域研究的重要课题。近年来，随着通信技术的不断发展，涉及毫米波相关领域的通信***对毫米波前端***的性能要求也在逐步提高。混频器作为毫米波***前端的重要部件，在***性能要求不高的场合，使用变频损耗大、中频杂散信号多的谐波混频方式；而当对***的性能有更高的要求时，则采用基波混频方式，以实现低损耗变频和相对纯净的中频信号。但在毫米波频段产生相对较大的本振信号功率足以驱动基波混频器时，毫米波前端***成本将迅速上升。
目前毫米波基波混频器的混频电路如图1所示：射频端口为鳍波导，微带基片放置于射频波导横截面上并与窄边垂直；混频二极管放置于鳍波导中间，因射频信号集中在鳍波导中间，故大部分射频信号耦合到了二极管上；本振信号通过本振波导微带探针结构后，经由带通滤波器传输到二极管上与射频信号进行混频；混频得到的中频信号通过微带的另一端的低通滤波器输出；其中本振波导端口与中频输出端口在同一平面，与射频波导垂直。
现有毫米波基波混频器的技术缺点为：射频波导与本振波导不在同一平面上，不利于毫米波***的小型化；射频波导与本振波导不在同一平面，结构复杂，加工难度增大，成本高；混频用的二极管为分离的两个二极管，一致性无法保证，混频器的平衡性会恶化；同时为保证混频器正常工作，所需本振信号功率大，提高***成本。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出了一种设置外部偏置电源为混频二极管提供部分驱动功率，减小了对本振信号功率的依赖，使基波混频器在较低的本振功率条件下正常工作的低本振功率的宽中频毫米波基波混频电路。
本发明具体采用如下技术方案：
一种低本振功率的宽中频毫米波基波混频电路，包括腔体，腔体的一端为射频端口，另一端为中频端口，射频端口处设置射频波导，腔体的中部设置有本振端口和波导微带探针，腔体内部靠近中频端口侧设置有中频滤波器，射频端口处设置射频波导，射频波导内有射频波导转微带鳍线结构、本振共面波导结构和混频二极管，混频二极管的三个管脚分别与本振共面波导和射频波导转微带鳍线结构相连，射频端口的两侧设置有平板电容和偏置线通孔，偏置线通孔上连有外部偏置电源，平板电容的一端与偏置线通孔通过漆包线相连，另一端与射频波导转微带鳍线结构的微带鳍线通过金网相连。
优选地，所述腔体内靠近混频二极管还设置本振滤波器。
优选地，所述混频二极管为串联二极管对。
优选地，所述本振共面波导使本振信号以较小的损耗传输到混频二极管上；射频波导的信号进入射频波导转微带鳍线结构，射频波导转微带鳍线结构将射频波导的电场集中到微带鳍线上，便于将整个电磁能量耦合到混频二极管上，同时微带鳍线与直流地分离；
所述外部偏置电源通过平板电容与微带鳍线施加到混频二极管上；
经过混频二级管得到的中频信号经过中频滤波器输出至中频端口。
优选地，所述本振滤波器用于减小本振滤波器两端失配的相互影响，改善混频二极管变频损耗频响。
优选地，所述偏置线通孔提供外部偏置电源出入腔体的路径。
本发明具有如下有益效果：
(1)通过设置外部偏置电源，给混频二极管施加驱动电源，减小混频器对本振功率的要求，降低了相关毫米波***前端的复杂程度；
(2)通过设置本振滤波器，减小了本振和射频两边失配的相互影响，使得变频损耗在整个频带内的频响较好；
(3)混频二极管使用串联二极管对，对称性好，性能稳定，二极管对装配到微带上，避免了腔体与微带热膨胀系数不一样，避免了二极管反复受力不均造成损伤。
附图说明
图1为现有的毫米波基波混频器电路结构示意图；
图2为该低本振功率的宽中频毫米波基波混频电路结构示意图；
图3为W波段基波混频器中的中频带宽测试曲线。
其中，1为中频滤波器，2为波导微带探针，3为本振滤波器，4为本振共面波导，5为射频波导转微带鳍线结构，6为平板电容，7为偏置线通孔，8为混频二极管，9为金网，10为漆包线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
如图2所示，一种低本振功率的宽中频毫米波基波混频电路，包括腔体，腔体的一端为射频端口，另一端为中频端口，腔体的中部设置有本振端口和波导微带探针2，腔体内部靠近中频端口侧设置有中频滤波器1，中频滤波器1为抑制本振信号泄露到中频端口，且使从波导耦合到微带上的本振信号的大部分能量输出到混频二极管8上，射频端口处设置射频波导，射频波导内有射频波导转微带鳍线结构5、本振共面波导4和混频二极管8，混频二极管为串联二极管对，混频二极管8的三个管脚分别与本振共面波导4和射频波导转微带鳍线结构5相连，射频端口的两侧设置有平板电容6和偏置线通孔7，偏置线通孔7上连有外部偏置电源，平板电容6的一端与偏置线通孔7通过漆包线10相连，另一端与射频波导转微带鳍线结构5的微带鳍线通过金网9相连。
腔体内靠近混频二极管还设置本振滤波器3。本振滤波器3用于小本振滤波器两端失配的相互影响，改善混频器变频损耗频响。
本振共面波导4使本振信号以较小的损耗传输到混频二极管8上；射频波导的信号进入射频波导转微带鳍线结构5，射频波导转微带鳍线结构5将射频波导的电场集中到微带鳍线上，便于将整个电磁能量耦合到混频二极管8上，同时微带鳍线与直流地分离，使得外部偏置电源可以通过平板电容6与微带鳍线施加到混频二极管8上，平板电容6提供高频回路。
经过混频二级管8得到的中频信号经过中频滤波器1输出至中频端口。
本振滤波器用于减小本振滤波器两端失配的相互影响，改善混频二极管8变频损耗频响。
偏置线通孔7提供外部偏置电源出入腔体的路径。
如图3所示，为W波段基波混频在本振功率为3dBm，外部偏置电压为1V左右的中频带宽测试曲线。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种低本振功率的宽中频毫米波基波混频电路，其特征在于，包括腔体，腔体的一端为射频端口，另一端为中频端口，腔体的中部设置有本振端口和波导微带探针，腔体内部靠近中频端口侧设置有中频滤波器，射频端口处设置射频波导，射频波导内有射频波导转微带鳍线结构、本振共面波导结构和混频二极管，混频二极管的三个管脚分别与本振共面波导和射频波导转微带鳍线结构相连，射频端口的两侧设置有平板电容和偏置线通孔，偏置线通孔上连有外部偏置电源，平板电容的一端与偏置线通孔通过漆包线相连，另一端与射频波导转微带鳍线结构的微带鳍线通过金网相连。
2.如权利要求1所述的一种低本振功率的宽中频毫米波基波混频电路，其特征在于，所述腔体内靠近混频二极管还设置本振滤波器。
3.如权利要求1所述的一种低本振功率的宽中频毫米波基波混频电路，其特征在于，所述混频二极管为串联二极管对。
4.如权利要求1所述的一种低本振功率的宽中频毫米波基波混频电路，其特征在于，
所述本振共面波导使本振信号以较小的损耗传输到混频二极管上；射频波导的信号进入射频波导转微带鳍线结构，射频波导转微带鳍线结构将射频波导的电场集中到微带鳍线上，便于将整个电磁能量耦合到混频二极管上，同时微带鳍线与直流地分离；
所述外部偏置电源通过平板电容与微带鳍线施加到混频二极管上；
经过混频二级管得到的中频信号经过中频滤波器输出至中频端口。
5.如权利要求4所述的一种低本振功率的宽中频毫米波基波混频电路，其特征在于，所述本振滤波器用于减小本振滤波器两端失配的相互影响，改善混频二极管变频损耗频响。
6.如权利要求4所述的一种低本振功率的宽中频毫米波基波混频电路，其特征在于，所述偏置线通孔提供外部偏置电源出入腔体的路径。
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