X波段雷达接收机前端有源低噪声混频器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种低噪声混频器，具体为一种X波段雷达接收机前端有源低噪声混频器，包括定向耦合器、匹配电路、混频二极管和低通滤波器，射频信号接定向耦合器的一输入端，本振信号接定向耦合器的另一输入端，定向耦合器的两输出端接混频二极管，混频二极管输出端连接匹配电路，匹配电路输出接低通滤波器，所述定向耦合器的两个输出端分别设有一直流偏置电路。该混频器解决了X波段信号在混频处理中出现噪声系数过大的问题，与同类产品相比，本设计具有更小的噪声系数和更小的几何尺寸。
【专利说明】X波段雷达接收机前端有源低噪声混频器
【技术领域】：
[0001] 本发明属于微波电路领域，涉及一种低噪声混频器，具体为一种应用于X波段雷 达接收机前端的有源低噪声混频器
【背景技术】：
[0002] 雷达接收机是雷达系统的重要组成部分，它的主要功能是对雷达天线接收到的微 弱信号进行预选、放大、变频、滤波、解调和数字化处理，同时抑制外部的干扰、杂波以及机 内噪声，使回波信号尽可能多地保持目标信息，以便进一步进行信号处理和数据处理。
[0003] 混频器电路一般用于根据本地振荡器（L0)频率，将输入信号从一个频率转换到 另一个频率。对于降频转换应用，混频器将高输入频率，变换为低输出频率；对于升频转换 应用，输入频率将是低频率信号，输出将是高频率信号。本地振荡器（L0)频率或信号也被 认为是参考频率或信号，高射频（RF)频率或信号也被认为是数据频率信号。这些频率转换 通过对嵌入在混频器电路的混频器内核进行非线性操作来实现。连同所需的混频输出信号 一起，混频器典型地生成其他互调产物和端到端泄漏，这些都被很好地抑制了。在雷达接收 机前端系统中，经常需要利用混频器电路将某一射频带内的信号转换至另一中频带。
【发明内容】
：
[0004] 针对现有X波段雷达接收机前端混频器设计中存在噪声系数过大的不足， 本发明提供一种X波段雷达接收机前端有源低噪声混频器的设计方法，工作频率为 9. 31GHZ-9. 51GHz (X波段）。该有源混频器解决了 X波段信号在混频处理中出现的噪声系 数过大的问题，与同类产品相比，本设计具有更小的噪声系数和更小的几何尺寸。
[0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案为：
[0006] -种X波段雷达接收机前端有源低噪声混频器，包括定向耦合器、匹配电路、混频 二极管和低通滤波器，射频信号接定向耦合器的一输入端，本振信号接定向耦合器的另一 输入端，定向耦合器的两输出端接混频二极管，混频二极管输出端连接匹配电路，匹配电路 输出接低通滤波器，所述定向耦合器的两个输出端分别设有一直流偏置电路。
[0007] 本发明的进一步设计在于，直流偏置电路由直流电源、偏压接入点、微带线和扇形 微带线组成，直流电源与偏压接入点连接，偏压接入点另两端口分别与微带线和扇形微带 线连接，微带线的另一端接定向耦合器的输出端。
[0008] 所述微带线长度为1/4波长；扇形微带线的扇形半径为1/4波长，扇形中心角为 45-90度。1/4波长为4. 75毫米，4. 75毫米是以9. 41GHz为中心频率时的1/4波长尺寸。
[0009] 两路直流偏置电路中一路为正向偏置,另一路为反向偏置。
[0010] 正向偏置中直流电源正极与偏压接入点连接，负极接地；反向偏置中直流电源负 极与偏压接入点连接，正极接地。
[0011] 两路直流偏置电路中直流电源分为+2V和-2V。
[0012] 与现有技术相比，本发明发明具有如下优点：
[0013] (1)本发明通过对基板与混频二极管的选择，并且创新性地添加了正负直流偏置 电路，提高二极管的初始偏置，使得所述的混频器具有较好的性能参数，如降低混频器的噪 声系数（NF〈5dB)和改善变频损耗（GonvGain〈5dB)。
[0014] (2)本发明有源低噪声混频器具有较小的几何尺寸和可调试性强的特点，实际尺 寸为30_*31_，可用于对应频段的船舶导航雷达接收机中，便于产品的量产。
【专利附图】
【附图说明】：
[0015] 下面结合附图以及实施例对本发明进行进一步阐述：
[0016] 图1为现有X波段低噪声混频器的电路拓扑图。
[0017] 图2为现有X波段低噪声混频器的初始电路原理图。
[0018] 图3为本发明X波段有源低噪声混频器的第一次修正改动示意图（两路直流偏置 电路均正向偏置）。
[0019] 图4为本发明X波段有源低噪声混频器的第一次修正后电路原理图。
[0020] 图5为本发明X波段有源低噪声混频器第二次修正改动示意图（两路直流偏置电 路中一路为正向偏置，另一路为反向偏置）。
[0021] 图6为本发明X波段有源低噪声混频器第二次修正后的电路原理图。
[0022] 图中：①定向耦合器，②匹配电路，③混频二极管，④低通滤波器，⑤直流偏置电 路，⑥反向偏置电压⑦焊盘，⑧螺丝孔，⑨偏压接入点，⑩主线路接入点。
【具体实施方式】：
[0023] 实施例一：
[0024] 如图1所示，为本发明X波段低噪声混频器的电路拓扑图。本混频器由定向耦合 器、匹配电路、混频二极管和低通滤波器组成。射频信号从定向耦合器的输入端口 1加入， 本振信号从定向耦合器的另一个输入端口 2加入。定向耦合器保证本振端口和信号端口有 适当的隔离度，隔离度一般取10dB，耦合度取3dB。定向耦合器至混频管之间有1/4波长阻 抗变换器，以完成阻抗匹配，使信号和本振功率等分地加到混频二极管。电路要求混合电路 能使射频信号和本振信号都能以等分的功率及90°的相位差加到混频二极管上。
[0025] 如图2所示，为本发明X波段混频器的初始电路原理图。电路包括定向耦合器①， 匹配电路②，混频二极管③，低通滤波器④。
[0026] 该发明的工作原理为，射频信号由定向f禹合器①的一个输入端输入，本振信号由 定向耦合器①的另一个输入端输入，定向耦合器的两个输出端接③混频二极管，两路输入 信号经过混频二极管后变为60MHz的中频信号，混频二极管接匹配电路②，匹配电路接低 通滤波器④，用于筛选60MHz的信号，滤去其他高频率的信号。结合基板参数计算，①中 50 Ω微带线宽度为1. 12毫米，35 Ω微带线宽度为1.92毫米。合理选型，③中的混频二极 管选取的是HSMS8202型二极管。
[0027] 如下表所示，为图2所示X波段低噪声混频器的变频损耗与噪声系数。在工作频 段内，变频损耗为6. 745dB，电路噪声系数为6. 911dB。
[0028]
【权利要求】
1. 一种X波段雷达接收机前端有源低噪声混频器，包括定向耦合器、匹配电路、混频二 极管和低通滤波器，射频信号接定向耦合器的一输入端，本振信号接定向耦合器的另一输 入端，定向耦合器的两输出端接混频二极管，混频二极管输出端连接匹配电路，匹配电路输 出接低通滤波器，其特征是：所述定向耦合器的两个输出端分别设有一直流偏置电路。
2. 根据权利要求1所述的混频器，其特征是：所述直流偏置电路由直流电源、偏压接入 点、微带线和扇形微带线组成，直流电源与偏压接入点连接，偏压接入点另两端口分别与微 带线和扇形微带线连接，微带线的另一端接定向耦合器的输出端。
3. 根据权利要求2所述的混频器，其特征是：所述微带线长度为1/4波长；扇形微带线 的扇形半径为1/4波长，扇形中心角为45-90度。
4. 根据权利要求3所述的混频器，其特征是：所述1/4波长为4. 75毫米。
5. 根据权利要求2、3或4所述的混频器，其特征是：两路直流偏置电路中一路为正向 偏置，另一路为反向偏置。
6. 根据权利要求5所述的混频器，其特征是：正向偏置中直流电源正极与偏压接入点 连接，负极接地；反向偏置中直流电源负极与偏压接入点连接，正极接地。
7. 根据权利要求5所述的混频器，其特征是：两路直流偏置电路中直流电源分为+2V 和-2V。
【文档编号】H03D7/02GK203872135SQ201420186313
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年4月16日 优先权日:2014年4月16日
【发明者】葛俊祥, 徐硕, 孟季春, 王晨昊, 潘安 申请人:南京信息工程大学