[實用新型]一種毫米波單片正交下變頻器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920079426.5
• 申請日: 2009-03-06
• 公開（公告）號: CN201403073Y
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊自強;楊濤
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H03D7/16
• 分類號: H03D7/16
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心
• 代理人: 葛啟函

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及毫米波單片正交下變頻器，可直接應(yīng)用于雷達、通訊等系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著微波通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對通訊設(shè)備的要求也越來越高。體積小，重量輕，可靠性高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點使得微波單片集成電路(MMIC)在微波通訊領(lǐng)域逐漸取代了波導(dǎo)系統(tǒng)和混合集成電路。微波單片集成電路是用半導(dǎo)體工藝把有源器件、無源器件和微波傳輸線、互連線等全部制作在一片砷化鎵或硅片上而構(gòu)成的集成電路。

下變頻器是超外差式微波集成電路接收系統(tǒng)中必不可少的部件。無論是微波通信、雷達、遙控、遙感、還是偵察與電子對抗，以及許多微波測量系統(tǒng)，都必須將微波信號用混頻器降到中低頻來進行處理。至今各種微波系統(tǒng)中幾乎都采用了集成電路下變頻器，主要是因為集成式混頻器體積小，性能穩(wěn)定可靠，設(shè)計技術(shù)成熟，而且結(jié)構(gòu)靈活多樣，可以適合各種特殊應(yīng)用。

由于毫米波的工作頻率高，在傳統(tǒng)的基波混頻方式中高穩(wěn)定本振源實現(xiàn)較為困難。而二次諧波混頻器(Sub-harmonic?Mixer)使用的本振頻率降低為基波頻率的二分之一，降低了本振源的實現(xiàn)難度，減少了系統(tǒng)成本，因此在毫米波頻段二次諧波混頻器結(jié)構(gòu)被廣泛采用。

現(xiàn)有的一種正交二次諧波下變頻器芯片結(jié)構(gòu)如圖1所示(見K.S.Ang，M.Chongcheawchamnan，D.Kpogla，P.R.Young，I.D.Robertson，D.Kim，M.Ju，and?H.Seo，“Monolithic?Ka-band?even-harmonic?quadrature?resistive?mixer?for?direct?conversion?receivers，”inIEEE?Radio?Frequency?Integrated?Circuits?Symp.Dig.，Phoenix，AZ，May?2001，pp.169-172.)，包括采用威爾金森電橋作為等幅同相功分電路1、由馬卡德巴倫和兩個pHEMT三級管組成的偶次諧波混頻單元2、采用由串聯(lián)高阻抗微帶線和并聯(lián)電容組成的低通濾波器作為中頻濾波電路3和采用蘭格電橋作為等幅0°/90°功分電路4。LO信號通過威爾金森電橋等幅同相分配到兩個偶次諧波混頻單元；RF信號通過蘭格電橋分為等幅0°/90°兩路信號，分別加到兩個偶次諧波混頻單元；在中頻口，采用由串聯(lián)高阻抗微帶線和并聯(lián)電容組成的低通濾波器為中頻濾波電路濾出中頻信號，實現(xiàn)了正交解調(diào)。混頻單元采用阻性FET混頻，LO信號經(jīng)過馬卡德巴倫變?yōu)榈确聪蛐盘枺謩e加到兩個PHEMT三級管柵極，RF信號等幅同相加到兩個PHEMT三級管漏極，這就實現(xiàn)了偶次諧波混頻。在30-40GHz工作頻帶內(nèi)變頻損耗大于15dB，具有較高的變頻損耗。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型所提供一種基于PHMET工藝的毫米波單片正交下變器，以克服傳統(tǒng)正交下變器中變頻損耗大的缺點，同時不增加芯片面積。

本實用新型的詳細技術(shù)方案為：

一種毫米波單片正交下變頻器，如圖2所示，包括等幅同相功分電路1、兩個偶次諧波混頻單元2、兩個中頻濾波電路3、作為等幅0°和90°功分電路的蘭格電橋4和低噪聲放大電路5五個單元；低頻信號LO通過等幅同相功分電路1等幅同相地分配到兩個偶次諧波混頻單元2；射頻信號RF首先通過低噪聲放大單元5放大，再通過作為等幅0°和90°功分電路的蘭格電橋4分為等幅的0°和90°兩路信號，分別加到兩個偶次諧波混頻單元2；在中頻口，采用中頻濾波電路3濾出所需的中頻正交信號。

本實用新型通過在射頻信號RF輸入口引入低噪聲放大單元，大大減小了整個單片正交下變頻器的變頻損耗，同時不增加芯片面積。

所述低噪聲放大電路5采用兩級放大結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，其增益可達10dB，可大大減小單片正交下變頻器的變頻損耗。

本實用新型基于PHMET工藝，通過在現(xiàn)有的毫米波單片正交下變器中的射頻信號RF輸入口引入低噪聲放大單元，大大減小了整個單片正交下變頻器的變頻損耗，同時不增加芯片面積。同時采用Lange?Coupler和Marchand?Balun等寬帶電路實現(xiàn)信號的功分，從而實現(xiàn)了整個正交下變頻器的寬帶特性。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的一種正交二次諧波下變頻器芯片結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本實用新型提供的毫米波單片正交下變頻器的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是中低噪聲放大單元5的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實用新型提供的毫米波單片正交下變頻器的變頻損耗測試結(jié)果。