[發(fā)明專利]一種110GHz開關濾波混頻組件及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711259706.X
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN107919879A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設計）人: 代秀;張樞;朱偉峰;韋柳泰;徐從玉
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: H04B1/00
• 分類號: H04B1/00;H04B1/401;H04B17/00;H03D7/16
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙)11221
• 代理人: 韓耀朋

技術領域

本發(fā)明涉及測試技術領域，特別涉及一種110GHz開關濾波混頻組件，還涉及一種110GHz開關濾波混頻方法。

背景技術

隨著毫米波雷達、制導、通信等系統(tǒng)的發(fā)展，對工作頻率覆蓋毫米頻段的高性能寬帶毫米波頻譜分析儀提出了迫切的需求，主要用于各種微波毫米波通信設備和元器件研發(fā)生產過程中進行測試、評估。要求一臺頻譜分析儀能夠覆蓋的頻率范圍足夠寬，在滿足各種通信裝備測試需求的情況下盡量減少測試儀器的數(shù)量，降低測試成本，縮短測試時間且方便維護。

目前，由于技術條件的限制，無法實現(xiàn)50GHz以上頻率的寬帶預選濾波器，因此50GHz以上頻率信號頻譜測試需要先將信號頻率下變頻至易于處理的微波頻段，并保留其幅度和頻率特性。50GHz以上頻率毫米波信號頻譜特性測試現(xiàn)有解決方案是采用同軸頻譜分析儀主機加毫米波擴頻模塊實現(xiàn)。

毫米波擴頻模塊中的主要部件是毫米波諧波混頻器，其主要功能是采用諧波混頻方式實現(xiàn)50GHz以上信號的下變頻。被測射頻信號通過標準矩形波導輸入毫米波擴頻模塊，與主機提供的本振信號進行諧波混頻，混頻產生的中頻信號輸入頻譜分析儀主機進行處理。

根據(jù)諧波混頻的工作原理，被測射頻信號的頻率f_RF(GHz)和功率P_RF(dBm)分別由式1和式2給出：

f_RF＝N×f_LO±f_IF (1)

P_RF＝P_IF+CL(2)

其中，N為毫米波擴頻模塊中諧波混頻器的諧波次數(shù)，f_LO為頻譜分析儀提供的本振信號頻率，f_IF為混頻輸出中頻信號的頻率；P_IF為中頻信號功率，CL為諧波混頻器變頻損耗。

毫米波擴頻模塊輸入端為標準矩形波導，由于波導具有低頻截止特性，毫米波擴頻模塊工作頻率只能覆蓋一個波導頻段，不能實現(xiàn)從低頻至波導頻段的完全頻率覆蓋。要實現(xiàn)低頻至波導頻段的頻率掃描，只能采用帶毫米波擴頻模塊和不帶毫米波擴頻模塊兩種方式進行多次連接測試實現(xiàn)，測試效率較低。且因為波導與同軸端口之間需要轉接，使得測試較為復雜，同時引入了測量結果的不確定性。

由式1中毫米波模塊測量信號頻率原理可知，由于沒有預選濾波器，確定式1中“±”以準確測量被測信號頻率將十分困難。

發(fā)明內容

為解決上述現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明提出了一種110GHz開關濾波混頻組件，在較小體積的模塊內實現(xiàn)3Hz～110GHz信號分段開關選通和下變頻功能。

本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

一種110GHz開關濾波混頻組件，采用混合集成工藝實現(xiàn)，全部電路制作在微帶電路上，并安裝在在具有同軸接頭的腔體，輸入的3Hz～110GHz射頻信號經(jīng)過開關雙工復合電路實現(xiàn)分離傳輸，分離為3Hz～10MHz、10MHz～4GHz、4GHz～50GHz、50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz六路分別進行處理；

兩個輸出端口分別輸出3Hz～4GHz和4GHz～50GHz頻率信號，50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz三路射頻信號分別經(jīng)帶通濾波器后與本振信號混頻產生中頻信號，使得輸出的中頻信號頻率f_IF與射頻信號頻率f_RF存在如下述公式3所示一一對應的關系，被測射頻信號頻率由該頻段輸出的中頻信號頻率f_IF計算得到，由于本振信號頻率f_LO是已知的，則射頻信號頻率f_RF由公式4給出且具有唯一性，被測射頻信號的功率P_RF由公式2計算得到，

P_RF＝P_IF+CL(2)

f_IF＝f_RF-f_LO (3)

f_RF＝f_IF+f_LO (4)

其中，P_IF為中頻信號功率，CL為諧波混頻器變頻損耗。

可選地，所述開關雙工復合電路包括耦合雙工器、單刀雙擲開關、單刀三擲開關、零頻擴展電路；

3Hz～110GHz射頻信號經(jīng)耦合雙工器分離為3Hz～72GHz、72GHz～110GHz兩路；