专利名称：基片集成波导单平衡混频器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微波毫米波用混频器，尤其涉及一种可用于微波毫米波电路设计的基片集成波导单平衡混频器。
背景技术：
微波混频器在微波毫米波射频系统中得到了大量的应用，它是收发信机一个关键部件，将接收到的高频微波信号下变频至中频信号，以便于进一步处理并恢复信号；或者将中频信号上变频至微波毫米波信号，以便于其在空间传播。通信技术的发展要求各个部件易于集成、小型化、轻量化和高可靠性，混频器性能的好坏直接影响整个系统的性能。传统的微波混频器，由于采用了微带结构的无源电路，能量的泄漏、辐射和干扰大，变频效率较低；对于频率较高的微波毫米波频段性能的损失更加显著。同时这类结构需要占据电路板表面区域，使得混频器以至于整个微波毫米波系统的集成度降低。因此，需要提出新型的微波毫米波单平衡混频器，以实现高性能、低损耗、低成本、易于集成的目标。
发明内容
本发明提供一种损耗低且变频性能高的集成型基片集成波导单平衡混频器。
本发明采用如下技术方案一种用于微波毫米波电路的基片集成波导单平衡混频器，包括90°基片集成波导定向耦合器I，在90°基片集成波导定向耦合器I的直通端与耦合端之间连接有串联的混频管对，串联的混频管对之间的节点连接中频输出端，上述90°基片集成波导定向耦合器I包括双面设有金属贴片的介质基片，在介质基片上设有两个基片集成波导腔体，在两个基片集成波导腔体之间设有耦合孔，在其中一个基片集成波导腔体的两端分别设有射频输入端和直通端，在另一个基片集成波导腔体的两端分别设有本振输入端和耦合端。
本发明采用单平衡混频方案，采用90度基片集成波导定向耦合器作为本振与射频的功率分配器件，采用非线性Schottky二极管作为混频非线性器件。射频(RF)信号输入端和本振输入端互为隔离端，射频信号通过定向耦合器分为两路等幅但相位相差90度的信号分别加到两个二极管上，同样，本振(LO)信号通过定向耦合器分为两路等幅但相位相差90度的信号也分别加到两个二极管上，利用二极管的非线性产生出本振与射频的差信号，也即中频(IF)信号。通过低通滤波器滤除其它谐波，取出中频信号，就完成了由射频信号到中频信号的混频过程。在二极管对两端可以各连接一段1/4波长(90度相移)短路线，对于本振与射频信号而言为开路，对于中频信号而言为短路，防止中频信号泄漏到射频输入端。在两只二极管之间可以连接一个1/4波长(90度相移)开路线用于防止本振信号泄漏到中频输出端。在中频端口，设计了微带阶梯阻抗变换低通滤波器，用于隔离射频与本振信号。
本发明的有益效果如下本发明是基于基片集成波导技术设计的微波单平衡混频器。首先在介质基片上实现了具有高Q值、低损耗的基片集成波导。这种导波结构具有和矩形金属波导相类似的传输特性和场分布；然后，利用基片集成波导形成了90度基片集成波导定向耦合器。在集成波导定向耦合器的两个输出端之间加入混频管对，其混频产物经滤波后输出。在这种本发明的基片集成波导单平衡混频器结构中，将基片集成波导技术设计与微波单平衡混频器的设计结合起来；使用了90度基片集成波导定向耦合器用作混频器的本振信号与射频信号的功率分配器件，在此基础上实现了混频功能。与现有技术相比，本发明具有如下优点1)这种基片集成波导单平衡混频器在微波毫米波电路的设计中易于集成。
这是由于这种混频器所采用的定向耦合器不仅能够在单层介质基片上实现，而且可以在多层介质基片的内部实现。
2)混频效率高。由于介质基片波导技术损耗低，混频效率得到提高。
3)带宽较宽。将基片集成波导技术应用于混频电路后，具有较宽的带宽。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的基片集成波导定向耦合器版图。
图3是本发明的测试用基片集成波导定向耦合器版图。
图4是插入损耗随本振功率变化的曲线图。
图5是插入损耗随射频频率变化的曲线具体实施方式
一种用于微波毫米波电路的基片集成波导单平衡混频器，包括90°基片集成波导定向耦合器I，在90°基片集成波导定向耦合器I的直通端112与耦合端122之间连接有串联的混频管对51、52，串联的混频管对51、52之间的节点连接中频输出端，上述90°基片集成波导定向耦合器I包括双面设有金属贴片2、3的介质基片1，在介质基片1上设有两个基片集成波导腔体11、12，在两个基片集成波导腔体11、12之间设有耦合孔4，在其中一个基片集成波导腔体11的两端分别设有射频输入端111和直通端112，在另一个基片集成波导腔体12的两端分别设有本振输入端121和耦合端122。上述基片集成波导腔体由设在介质基片1上的金属化通孔9围合构成。
本发明在X波段所实现了以上介绍的基片集成波导混频器，采用厚度为0.5mm的介质基片，相对电介电常数为2.4，如附图所示，其它参数如下
以下是测试结果图4比较了仿真与实测的变频损耗曲线，其中射频频率为10GHz，本振频率为11.92GHz。在本振功率为8dBm时，实测的变频损耗为6.8dB。图5中，本振频率固定设置为12GHz，对射频频率扫描，测试结果显示在高本振的测试条件下，射频频率从9GHz至12GHz的宽频段范围内，变频损耗均小于10dB。
权利要求
1.一种用于微波毫米波电路的基片集成波导单平衡混频器，其特征在于包括90°基片集成波导定向耦合器(I)，在90°基片集成波导定向耦合器(I)的直通端(112)与耦合端(122)之间连接有串联的混频管对(51、52)，串联的混频管对(51、52)之间的节点连接中频输出端，上述90°基片集成波导定向耦合器(I)包括双面设有金属贴片(2、3)的介质基片(1)，在介质基片(1)上设有两个基片集成波导腔体(11、12)，在两个基片集成波导腔体(11、12)之间设有耦合孔(4)，在其中一个基片集成波导腔体(11)的两端分别设有射频输入端(111)和直通端(112)，在另一个基片集成波导腔体(12)的两端分别设有本振输入端(121)和耦合端(122)。
2.根据权利要求1所述的基片集成波导单平衡混频器，其特征在于基片集成波导腔体由设在介质基片(1)上的金属化通孔(9)围合构成。
全文摘要
本发明公开了一种基片集成波导单平衡混频器，包括90°基片集成波导定向耦合器(I)，在90°基片集成波导定向耦合器(I)的直通端与耦合端之间连接有串联的混频管对，串联的混频管对之间的节点连接中频输出端，上述90°基片集成波导定向耦合器(I)包括双面设有金属贴片的介质基片，在介质基片上设有两个基片集成波导腔体，在两个基片集成波导腔体之间设有耦合孔，在其中一个基片集成波导腔体的两端分别设有射频输入端和直通端，在另一个基片集成波导腔体的两端分别设有本振输入端和耦合端；本发明具有这种基片集成波导单平衡混频器在微波毫米波电路的设计中易于集成，混频效率高，带宽较宽等优点。
文档编号H01P5/00GK1825684SQ200610038499
公开日2006年8月30日 申请日期2006年2月27日 优先权日2006年2月27日
发明者洪伟, 陈继新, 严频频, 郝张成, 刘冰, 汤红军 申请人:东南大学