专利名称：一种平衡混频器用混合环的等效分析电路的制作方法
技术领域：
本实用新型给出了一种混合环等效分析电路，该分析电路适用于各种频段的微波混合环的分析，尤其是微波高频段混合环的分析和混合环在微波高频段混频器中的应用。本实用新型符合微波电路的设计技术。
背景技术：
环形混频器设计中用混合环来提供较好的本振和射频的隔离，因此提供准确的混合环的分析方法是环形混频器设计中很重要的环节。比较精确的方法是对混合环进行EM(全波电磁场)仿真，然后把仿真数据存成S参数文件，带入电路中即可。然而对混频器进行的是大信号谐波仿真，S参数文件带入的方案，一方面数据量较大，仿真较慢，同时由于没有考虑多次谐波的影响，仿真的变频损耗特性不准确。所以着重考虑怎样用分支线和环形微带线代替混合环进行谐波仿真，如图1所示，传统方法是用六节60度的环形臂(中心弧长为1/4波长)和四节分支线与两节微带线依次级联来近似。在微波低频段，1/4波长远大于分支线的宽度，这种近似方法是可行的，然而在毫米波段，1/4波长的环形臂的长度大概是分支线宽度的3～4倍，图1b中等效电路对应的实际版图为图1a中的版图，可以看出在这种情况下电路等效出来的版图实际上是类似六边形结构的圆环，而不是完全的圆环，和实际情况有很大的误差。仅适用于微波低频段，在微波高频段则存在较大的误差。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于各种频段的微波混合环的分析、尤其是微波高频段混合环的分析、而且误差小的混合环等效分析电路，以克服传统的等效分析电路应用在高频段存在的误差较大的缺陷。
本实用新型解决技术问题的技术方案如下一种平衡混频器用混合环的等效分析电路，包括六节环型臂，环型臂的长度为中心频率的1/4波长，环型臂的角度为60度，还包括六节微带线，所述六节环形臂依次相连，所述微带线从两相邻环型臂的交点引出，所述微带线与环型臂正交重叠合并成圆环型，混合环的五个端口分别由其中的五节微带线引出。
由以上公开的技术方案可知，本实用新型从环形功分器的本身的结构考虑，给出了一种混合环等效分析电路用一段微带线来代替分支线，通过在版图中把六节环形臂依次相连，微带线从环形臂的交点引出。然后重叠合并成圆环型，形成本实用新型等效电路。本实用新型等效电路与实际版图形状一致，且对等效电路仿真和对实际版图的仿真S参数一致，克服了传统的等效分析电路在分析过程中应用在高频段带来的较大误差。
图1a为传统的混合环等效电路实际对应的版图；图1b为传统的混合环等效电路；图2a为本实用新型混合环等效电路对应的分块版图；图2b为本实用新型混合环等效电路对应的拼合版图图2c为本实用新型混合环等效电路；图3a为Ka波段本实用新型混合环等效电路的电路仿真和版图电磁场仿真S11参数的对照；图3b为为Ka波段本实用新型混合环等效电路的电路仿真和版图电磁场仿真S21和S31参数的对照；图4为Ka波段混频器变频损耗和隔离度随本振频率的变化曲线；图5为Ka波段混频器变频损耗随本振功率的变化曲线；图6为24GHz混频器变频损耗和隔离度随本振频率的变化曲线；
图7为24GHz混频器变频损耗和隔离度随本振功率的变化曲线。
其中图3中，-Sche-S代表电路仿真结果，-Mom-S代表场仿真结果；图5、图6、图7中，-S表示仿真结果，-T表示测试结果。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型具体实施例。
如图2c所示，本实用新型平衡混频器用混合环的等效分析电路，包括六节环型臂6，环形臂的宽度为中心频率点特征阻抗70.7Ω的微带线宽度，环形臂的角度设成60度，通过调整环形臂的半径，使环形臂的弧长为中心频率点的四分之一波长；还包括六节微带线7，微带线7的长度为环形臂6宽度的一半，所述六节环形臂7依次相连，所述微带线7从两相邻环型臂6的交点中心引出，所述微带线7与环型臂6正交重叠合并成圆环型，混合环的五个端口分别由其中的五节微带线7引出。
混合环的端口1连接混频器的本振端(LO)，端口3连接混频器的射频端端(RF)，端口5连接混频器的中频端(IF)，端口2和端口4连接二极管到地。与端口1和端口3相连的两节微带线701、703的宽度为中心频率点特征阻抗为50Ω的微带线宽度，其余各节微带线702、704和705的宽度为中心频率点特征阻抗为100Ω的微带线宽度。
由图3a和图3b，本实用新型混合环等效电路的S参数仿真和版图电磁场的S参数仿真结果，两者的对照幅值较一致，频率特性稍有差异。
由图5混频器变频损耗随本振功率变化的仿真曲线和测试曲线可以看出，两者较一致。
如图6、图7所示，根据本实用新型等效分析电路设计制作的24GHz混频器的仿真结果和测试结果较一致。
权利要求1.一种平衡混频器用混合环的等效分析电路，包括六节环型臂，环型臂的长度为中心频率的1/4波长，环型臂的角度为60度，其特征在于，还包括六节微带线，所述六节环形臂依次相连，所述微带线从两相邻环型臂的交点引出，所述微带线与环型臂正交重叠合并成圆环型，混合环的五个端口分别由其中的五节微带线引出。
2.根据权利要求1所述的平衡混频器用混合环的等效分析电路，其特征在于，微带线的长度为环形臂宽度的一半。
3.根据权利要求1所述的平衡混频器用混合环的等效分析电路，其特征在于，微带线从环形臂的交点中心引出。
4.根据权利要求1所述的平衡混频器用混合环的等效分析电路，其特征在于，所述微带线的宽度分别为50Ω和100Ω的特征阻抗宽度。
5.根据权利要求1所述的平衡混频器用混合环的等效分析电路，其特征在于，环形臂的宽度为中心频率点特征阻抗70.7Ω的微带线宽度。
6.根据权利要求4所述的平衡混频器用混合环的等效分析电路，其特征在于，与本振端口和射频端口相连的两节微带线的宽度为中心频率点特征阻抗为50Ω的微带线宽度，其余各节微带线的宽度为中心频率点特征阻抗为100Ω的微带线宽度。
专利摘要本实用新型公开了一种平衡混频器用混合环的等效分析电路，包括六节环型臂，环型臂的长度为中心频率的1/4波长，环型臂的角度为60度，还包括六节微带线，所述六节环形臂依次相连，所述微带线从两相邻环型臂的交点引出，所述微带线与环型臂正交重叠合并成圆环型，混合环的五个端口分别由其中的五节微带线引出。该分析电路适用于各种频段的微波混合环的分析，尤其是微波高频段混合环的分析和混合环在微波高频段混频器中的应用。本实用新型符合微波电路的设计技术。
文档编号H01P5/22GK2870198SQ20062003872
公开日2007年2月14日 申请日期2006年1月5日 优先权日2006年1月5日
发明者王闯, 孙晓玮, 钱蓉, 顾建忠, 喻筱静, 李凌云, 余稳 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所