多段距离选择与超低功率的全模拟式微波检测器的制造方法_3

文档序号:8338444阅读:来源:国知局
02。回路天线101具 有发射端IOlT以及接收端101R,发射端IOlT用来传递所述第一调频连续波信号,接收端 IOlR用来传递所述第二调频连续波信号。回路天线101包含一第一电感L11、一第二电感 L12、一第三电感L13、一第一电容C11、一第二电容C12、一第三电容C13以及一变容二极管 103。射频晶体管102具有控制端1023、第一端1021以及第二端1022。第二端1022耦接 发射端101T,控制端1023耦接接收端101R。第一端1021及第二端1022分别连接第一电 容Cll的两端。第一端1021电性连接第一低通滤波器120,用以作为中频(基频)解调信 号的输出端。变容二极管103并联于第二电容C12。
[0070] 值得注意的是,在图3中,发射端IOlT与接收端IOlR必需要相位差180°以形成 正回馈电路,才能使回路天线101获得良好的振荡。射频晶体管102是以双极性结型晶体 管(bipolar junction transistor,BJT)表示,但事实上,射频晶体管102也可以为场效晶 体管(field effect transistor,FET),若为场效晶体管(field effect transistor,FET) 时,可以为赝配高电子迁移率晶体管(P-Hemt)。当射频晶体管102为BJT时,控制端1023 为一基极,第一端1021也就是降频端为一发射极,而第二端1022为一集电极。而当射频晶 体管102为FET时,控制端1023为一栅极,第一端1021也就是降频端为一源极,而第二端 1022为一漏极。
[0071] 请参考图4和图5,图4为本发明的主动式天线模块的结构横向剖面图,图5为图4 的主动式天线模块的正面以及反面结构的对照图。主动式天线模块110包含有一第一微带 天线金属1011、一第二微带天线金属1012、一第三微带天线金属1013、一基板106、一射频 晶体管102、一第一稱合金属片1051、一第二稱合金属片1052以及一第三稱合金属片1053。 第一微带天线金属1011、第二微带天线金属1012以及第三微带天线金属1013设置在基板 106的第一表面107(即正面)上。而第一稱合金属片1051、第二f禹合金属片1052以及第 三奉禹合金属片1053是设置在基板106的第二表面108 (即反面)上,第一表面107和第二 表面108是指基板106的相对两面。第一微带天线金属1011、第二微带天线金属1012、第 三微带天线金属1013、基板106、第一耦合金属片1051、第二耦合金属片1052以及第三耦 合金属片1053是构成如图3所示的回路天线101。第一微带天线金属1011、第二微带天线 金属1012、第三微带天线金属1013、第一稱合金属片1051、第二稱合金属片1052以及第三 耦合金属片1053的材质可以为铜箔。射频晶体管102的第一端1021、第二端1022以及控 制端1023分别连接至第一稱合金属片1051、第一微带天线金属1011以及第三微带天线金 属1013,且第一端1021为一降频端,用以作为中频(基频)解调信号的输出端。贯孔A、 贯孔H、贯孔D、贯孔E均贯通基板106且有铜箔贴附以形成导电通道。贯孔A连接第一微 带天线金属1011,也是作为天线电源信号输入端,即一天线电源信号是经由第一微带天线 金属1011 (等效于图3的第一电感L11)输入。贯孔H连接第二微带天线金属1012,也是 作为调制信号输入端,亦即贯孔H耦接于调制模块130,使调制信号经由第二微带天线金属 1012 (等效于图3的第二电感L12)输入,且所述调制信号可为三角波或是弦波。贯孔D连 接第三微带天线金属1013,也是作为射频晶体管102的偏压输入端,当射频晶体管102为 FET时,贯孔D所连接可以是固定电压(可为接地端)。贯孔E连接第一耦合金属片1051。
[0072] 主动式天线模块110还可包含一变容二极管103,设置在第一表面107上。变容 二极管107两端分别连接第一微带天线金属1011和第二微带天线金属1012。变容二极管 107的电容会随施加在其两端的电压变化而改变。当主动式天线模块110应用于FM调谐器 和FM调制电路时,用来调谐FM信号。
[0073] 请参阅图6,图6为图4的主动式天线模块的结构正视图。第一微带天线金属1011 的一第一部分10111以及第一耦合金属片1051重迭之处构成一第一电容C11。第一微带 天线金属1011的一第二部分10112、与第一微带天线金属1011的一第二部分10112相邻 的第二微带天线金属1012的一第一部分10121以及第二耦合金属片1052重迭之处构成一 第三电容C13。第一微带天线金属1011大致呈一弧型结构,其第一部分10111和第二部份 10112分别位于所述弧型结构的两端。第二微带天线金属1012的一第二部分10122、与第 二微带天线金属1012的第二部分10122相邻的第三微带天线金属1013的第一部分10131 以及第三耦合金属片1053重迭之处构成一第二电容C12。第二微带天线金属1012大致呈 一弧型结构,其第一部分10121和第二部份10122分别位于所述弧型结构的两端。射频晶 体管102则设置在第一表面107上,射频晶体管102的控制端1023连接至第三微带天线金 属 1013。
[0074] 在设计本发明的回路天线101时,必需通过实验的方式进行分析验证,即是将本 发明的主动式天线模块110转换成如图3所示的双端口电路。请一并参考图6,平面的回 路天线101其圆周长约为射频波长的二分之一(λ/2=2 π r),其正面的第一微带天线金属 1011、第二微带天线金属1012以及第三微带天线金属1013的外缘直径为17. 1mm,则其频率 应大于2. 79GHz,但以图6的结构可知,反面的铜箔实为等效的金属耦合电容,使得LC共振 器(LC Tank)的等效长度大于17. 1 π (mm)的圆周长,故使得天线频率降至2. 79GHz以下。 另外在射频晶体管102的相位控制,由于射频晶体管102本身的漏极-栅极或是集电极-基 极存在不同电性相位长度(Phase Delay),其与天线在工作频率的相位长度结合后,形成正 回馈(180° )的长度时,即形成最佳的震荡条件。因此,经过实验测试,使用AT41486晶体 管作为震荡器时,其震荡频率为2. 3-2. 4GHz,若采用BFR92晶体管作为震荡器时,则其震荡 频率为2. 0-2. 1GHz,因此配合金属耦合电容及不同晶体管,可以使在原尺寸在2. 79GHz震 荡条件的天线,降至为2. 0-2. IGHz的震荡,此一贡献即,使天线尺寸进行缩装与微型化。
[0075] 但是,必需注意的是,做调整时金属耦合电容会影响回路天线101的稳定性。以 BJT作为射频晶体管102为例,由BJT的简易小信号模型方程式可知,若金属等效耦合电容 作为第一电容Cll的电容值越小,则射频晶体管102内部阻抗越小,使得基极电流I b值增 大,而基极电流Ib值增大就会使集电极电流I。值增大,因此回路天线101的射频震荡辐射 稳定性随之增加。另外,若射频晶体管102为BJT时,必需要考虑到基极电流I b、发射极电 流Ie以及集电极电流I。,而若射频晶体管102为FET时,则必需考虑到栅极电流I e、源极电 压Vs以及漏极电流ID。例如,发射极电流Ie决定了辐射信号的强弱,将直接影响检测范围, 因此在设计时就必需特别注意。可以理解的是,振荡器的工作点可以经由偏压来决定,理论 值很容易求出,但是最适宜点则必需由实验验证,从信号噪声比(S/N)大于要求的情形中 找出最佳的工作点。
[0076] 在此结构中,第一微带天线金属1011、第二微带天线金属1012以及第三微带天线 金属1013与第一f禹合金属片1051、第二f禹合金属片1052以及第三f禹合金属片1053可以形 成所想要选择的等效电感值与等效电容值。如上所述,配合金属耦合电容的长度设计,可以 将主动式天线模块110的工作频率向低频做调整,换句话说,即是将半波长(λ g/2)等效的 尺寸加长,并且以射频晶体管102的工作点做调整,来补偿其相位的不同。最终将可设计出 第一微带天线金属1011、第二微带天线
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1