專利名稱：微波及毫米波四次諧波混頻器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種微波及毫米波用的混頻器，尤其是一種微波及毫米波用的四次諧波混頻器。
本發明的發明人在IEEE Microwave and Guided Wave Letters，vol.10，no.10，pp.403-405，Oct.2000.名為“Novel 1-D microstrip PBGcells”的文獻及在IEEE Microwave and Wireless Components Letters，vol.11，no.5，May 2001.名為“A novel oscillator incorporatinga compact microstrip re sonant cell”的文獻中提出過一種新的緊湊型微帶諧振單元，它具有小的尺寸并能作為準集成組件靈活地運用在電路中，但在該文獻中也沒有提出過如何把它用在微波的諧波混頻器中。
由于不論是采用現有技術的四次諧波混頻器還是采用基波混波器，制造成本和使用成本都很高，所以在目前微波通訊日益廣泛、功率不斷提高的形勢下，現有技術的混頻器已不符合用戶的降低成本的要求。
為了達到本發明的目的，本發明的混頻器以微帶傳輸線和一只肖特基反向二極管對為基礎，加上兩段微帶開路線及兩段緊湊型微帶諧振單元所組成。兩個分別工作在不同頻率的緊湊型微帶諧振單元組合成一方面能傳輸本振信號、提供射頻信號回路，另一方面又能靈活調整對閑頻的終端電抗性負載的線路。
通過上述設計，能最大限度地抑制閑頻、降低變頻損耗，其結果是使最低變頻損耗低至7dB，達到及超過一般基波混頻器的性能。
另，由于本發明混頻器的本振頻率只有基波混頻器的四分之一，從而使本振的性能大大提高，成本大大降低。因此可以被使用于整個微波及毫米波頻段，例如28-32GHz的全市分區覆蓋系統(Local MultipointDistribution Services)、35-94GHz的直升機防撞系統等。
具體實施例方式


圖1是本發明四次諧波混頻器所用的緊湊型微帶諧振單元的結構圖。
圖2是本發明四次諧波混波器所用的緊湊型微帶諧振單元的典型傳輸特性圖。從圖可見，各不同頻率的緊湊型微帶諧振單元有不同的特性曲線。本發明就是利用這一特點，有意選用了兩個不同特性曲線的緊湊型微帶諧振單元以完成各自不同的任務從而實現本發明。
圖3是本發明四次諧波混頻器的結構圖。在本實施例中，射頻信號(fRF)從左端的射頻輸入端經隔直耦合器饋入肖特基反向二極管對。本振信號(fLO)從右端的本振輸入端經過第二個緊湊型微帶諧振單元(CMRC-2)和第一個緊湊型微帶諧振單元(CMRC-1)饋入該二極管對。本振信號(fLO)大約是射頻信號(fRF)的四分之一。二極管對的左端有兩條分別相對于本振信號四分之一波長(λLO/4)的、和射頻信號二分一波長(λRF/2)的開路線。這兩條開路線分別對本振信號(fLO)和閑頻(fRF-2fLO)短路到地，形成本振信號回路和閑頻短路終端，而對射頻信號沒有影響。位于二極管對右邊的緊湊型微帶諧振單元(CMRC-1)被選成具有在射頻(fRF)和閑頻(fRF+2fLO)上是帶阻特性，但能通過本振信號(fLO)和閑頻(fRF-2fLO)。調整二極管對與CMRC-1之間的距離(L1)可以得到射頻信號(fRF)在二極管對右邊的接地回路，同時形成閑頻(fRF+2fLO)的電抗性負載，從而抑制它。CMRC-2被選成對閑頻(fRF-2fLO)具阻帶特性，但能通過本振信號。調整CMRC-2和CMRC-1之間的距離(L0)能使CMRC-2與二極管對之間的總距離(L2)對閑頻(fRF-2fLO)形成最大抑制的電抗。二極管對的左右兩邊還分別有兩個微帶高低阻抗線低通濾波器，右邊的接地提供中頻回路，左邊的接有中頻輸出端頭以提供中頻輸出。由于CMRC結構能通過調整閑頻的電抗性負載，最大限度地抑制閑頻，因此本發明的四次諧波混頻器能獲得比各種現有技術混頻器低的變頻損耗。
圖4是本發明使用緊湊型微帶諧振單元的四次諧波混頻器在35GHz時的變頻損耗圖。顯示了在35GHz頻率上的變頻損耗為7dB，在其+/-6GHZ的帶寬內的變頻損耗低于10dB。
權利要求
1.一種微波及毫米波四次諧波混頻器，其特征在于包括一只肖特基反向二極管對；一個隔直耦合器，把輸入的射頻隔直耦合饋入該二極管對；兩段微帶開路線，位于該二極管對的該隔直耦合饋入端，長度各自為二分之一射頻波長和四分之一本振波長，對本振信號形成短路到地的回路，對閑頻形成短路終端，對射頻信號則無影響；兩段緊湊型微帶諧振單元，串接在二極管對的另一端，靠近該二極管對的一個對射頻和閑頻具帶阻特性，但能通過本振信號和閑頻，遠離該二極管對的一個對閑頻具阻帶特性，但能通過本振信號；及兩個微帶高低阻抗線低通濾波器，分別位于該二極管對的兩邊，連接緊湊型微帶諧振單元的一微帶高低阻抗線低通濾波器接地以提供中頻回路，連接兩段微帶開路線的另一微帶高低阻抗線低通濾波器接有中頻輸出端頭。
2.如權利要求1中所述的微波及毫米波四次諧波混頻器，其特征在于調整該二極管對與與其靠近的緊湊型微帶諧振單元之間的距離可以得到射頻信號在該二極管對右邊的接地回路，同時形成可抑制閑頻的電抗性負載。
3.如權利要求1中所述的微波及毫米波四次諧波混頻器，其特征在于調整兩緊湊型微帶諧振單元之間的距離能夠使遠離二極管對的緊湊型微帶諧振單元和二極管對之間的總距離對閑頻形成最大的抑制電抗。
全文摘要
一種微波及毫米波四次諧波混頻器，主要由一個隔直耦合器、兩段微帶開路線、一只肖特基反向二極管對、兩段緊湊型微帶諧振單元、兩個微帶高低阻抗線低通濾波器組成。由于使用的本振頻率只有基波混頻器的四分之一，使本振的性能大大提高，成本大大降低。由于使用的緊湊型微帶諧振單元既能傳輸本振信號，提供射頻信號回路，又能靈活調整對閑頻的終端電抗性負載，從而可最大程度地抑制閑頻，降低變頻損耗。
文檔編號H01Q23/00GK1444309SQ0210714
公開日2003年9月24日 申請日期2002年3月11日 優先權日2002年3月11日
發明者薛泉, 岑鑒文, 陳志豪 申請人:香港城市大學