一種采用串并電容平面螺旋巴倫的寬帶無(wú)源雙平衡混頻器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種采用串并電容平面螺旋巴倫的寬帶無(wú)源雙平衡混頻器。
【背景技術(shù)】
[0002]在接收機(jī)與發(fā)射機(jī)中，混頻器是實(shí)現(xiàn)頻率變換的核心器件。其中，無(wú)源雙平衡混頻器不存在直流功耗，端口隔離度高，并且可以有效抑制非線性特性帶來(lái)的雜散諧波分量，因此應(yīng)用最為廣泛。雙平衡混頻器要求輸入等幅反相的平衡信號(hào)，因此通常采用平衡-不平衡變換器(巴倫)實(shí)現(xiàn)單端不平衡信號(hào)與差分平衡信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
[0003]巴倫基本結(jié)構(gòu)(Marchand巴倫)如下圖1所示，不平衡信號(hào)從A端口單端輸入，經(jīng)過(guò)兩段四分之一波長(zhǎng)的微帶傳輸線耦合后，B、C端口輸出移相±90°后的等幅平衡信號(hào)；或者等幅反相的平衡信號(hào)從B、C端口輸入，A端口單端輸出不平衡信號(hào)。一組Marchand巴倫的長(zhǎng)度為二分之一波長(zhǎng)，會(huì)占據(jù)較大的芯片面積，不利于芯片的集成化、小型化。因此通常采用平面螺旋巴倫以縮小巴倫面積，原理圖和物理結(jié)構(gòu)圖分別如圖2和圖3所示。
[0004]平面螺旋巴倫通過(guò)兩級(jí)微帶傳輸線兩兩相鄰、間隔環(huán)繞實(shí)現(xiàn)耦合。相比于Marchand巴倫，平面螺旋巴倫減小了 y方向的長(zhǎng)度，有效減小了芯片y方向的尺寸。但是螺旋布局增加了 X方向和y方向的平行耦合傳輸線數(shù)量，兩級(jí)傳輸線級(jí)間耦合(表面耦合和襯底耦合)更加復(fù)雜，B、C端口輸出信號(hào)的幅度平衡性與相位平衡性有一定程度惡化。另外，兩級(jí)傳輸線間的空氣橋破壞了傳輸線的連續(xù)性，這同樣會(huì)使巴倫的幅度平衡性與相位平衡性惡化。巴倫的平衡性惡化后，雙平衡混頻器對(duì)雜散諧波的抑制程度將降低，混頻器的變頻損耗、隔離度、線性度等指標(biāo)也會(huì)隨之惡化。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種采用串并電容平面螺旋巴倫的寬帶無(wú)源雙平衡混頻器，以解決現(xiàn)有雙平衡混頻器體積大，損耗高，隔離度低，線性度低的問(wèn)題。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種采用串并電容平面螺旋巴倫的寬帶無(wú)源雙平衡混頻器，包括依次連接的L0螺旋巴倫模塊、混頻回路以及RF螺旋巴倫模塊；
[0007]L0螺旋巴倫模塊包括與L0信號(hào)連接的左一級(jí)傳輸線模塊，以及與左一級(jí)傳輸線模塊相耦合的左二極傳輸線模塊；左一級(jí)傳輸線模塊包括串聯(lián)連接的第一左一級(jí)傳輸線和第二左一級(jí)傳輸線，第一左一級(jí)傳輸線和第二左一級(jí)傳輸線之間跨接有第三電容，第二左一級(jí)傳輸線通過(guò)第五電容接地；左二極傳輸線模塊的輸出端連接至混頻回路的輸入端，其包括并聯(lián)連接的第一左二極傳輸線和第二左二極傳輸線，第一左二極傳輸線和第二左二極傳輸線的中心抽頭接地。
[0008]RF螺旋巴倫模塊包括與RF信號(hào)連接的右一級(jí)傳輸線模塊，以及與右一級(jí)傳輸線模塊相耦合的右二極傳輸線模塊；右一級(jí)傳輸線模塊包括串聯(lián)連接的第一右一級(jí)傳輸線和第二右一級(jí)傳輸線，第一右一級(jí)傳輸線和第二右一級(jí)傳輸線之間跨接有第二電容，第二右一級(jí)傳輸線通過(guò)第四電容接地；右二極傳輸線模塊的輸出端連接至混頻回路的輸入端，其包括并聯(lián)連接的第一右二極傳輸線和第二右二極傳輸線，第一右二極傳輸線和第二右二極傳輸線的中心抽頭分別通過(guò)第一電容接地，IF信號(hào)經(jīng)過(guò)電感輸出。
[0009]進(jìn)一步地，混頻回路包括四個(gè)首尾相連的二極管。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果為:本申請(qǐng)?jiān)诘谝蛔笠患?jí)傳輸線和第二左一級(jí)傳輸線之間跨接一個(gè)第三電容，在第二左一級(jí)傳輸線的直通端串聯(lián)一個(gè)第五電容；在第一右一級(jí)傳輸線和第二右一級(jí)傳輸線之間跨接一個(gè)第二電容，在第二右一級(jí)傳輸線的直通端串聯(lián)一個(gè)第四電容。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)本申請(qǐng)可以縮短巴倫傳輸線長(zhǎng)度，減小環(huán)繞圈數(shù)，減小巴倫面積，進(jìn)而減小傳輸線插入損耗，提高巴倫平衡性，改善變頻損耗、隔離度、以及駐波。
【附圖說(shuō)明】
[0011 ] 圖1為巴倫基本結(jié)構(gòu)不意圖；
[0012]圖2為平面螺旋巴倫的原理圖；
[0013]圖3為平面螺旋巴倫的物理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4為本實(shí)用新型最佳實(shí)施例的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本實(shí)用新型，但應(yīng)該清楚，本實(shí)用新型不限于【具體實(shí)施方式】的范圍，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本實(shí)用新型構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
[0016]如圖4所示的采用串并電容平面螺旋巴倫的寬帶無(wú)源雙平衡混頻器，包括依次連接的L0螺旋巴倫模塊、混頻回路以及RF螺旋巴倫模塊。下面分別對(duì)各個(gè)組件進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0017]L0螺旋巴倫模塊包括與L0 (本振)信號(hào)連接的左一級(jí)傳輸線模塊，以及與左一級(jí)傳輸線模塊相耦合的左二極傳輸線模塊；左一級(jí)傳輸線模塊包括串聯(lián)連接的第一左一級(jí)傳輸線Ml和第二左一級(jí)傳輸線Mil，第一左一級(jí)傳輸線Ml和第二左一級(jí)傳輸線Mil之間跨接有第三電容C3，第二左一級(jí)傳輸線Mil通過(guò)第五電容C5接地；左二極傳輸線模塊的輸入端連接至混頻回路的輸出端，其包括并聯(lián)連接的第一左二極傳輸線M2和第二左二極傳輸線M21，第一左二極傳輸線M2和第二左二極傳輸線M21的中心抽頭接地。
[0018]RF螺旋巴倫模塊包括與RF (射頻)信號(hào)連接的右一級(jí)傳輸線模塊，以及與右一級(jí)傳輸線模塊相耦合的右二極傳輸線模塊；右一級(jí)傳輸線模塊包括串聯(lián)連接的第一右一級(jí)傳輸線M3和第二右一級(jí)傳輸線M31，第一右一級(jí)傳輸線M3和第二右一級(jí)傳輸線M31之間跨接有第二電容C2，第二右一級(jí)傳輸線M31通過(guò)第四電容C4接地；右二極傳輸線模塊的輸入端連接至混頻回路的輸出端，其包括并聯(lián)連接的第一右二極傳輸線M4和第二右二極傳輸線M41，第一右二極傳輸線M4和第二右二極傳輸線M41的中心抽頭分別通過(guò)第一電容C1接地，IF (中頻)信號(hào)經(jīng)過(guò)電感L1輸出。
[0019]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，混頻回路包括四個(gè)首尾相連的二極管。
[0020]本申請(qǐng)的工作原理為:四個(gè)首位相連的二極管組成雙平衡混頻回路。單端非平衡L0信號(hào)和RF信號(hào)分別輸入L0螺旋巴倫和RF螺旋巴倫的一級(jí)傳輸線模塊，經(jīng)過(guò)傳輸線級(jí)間耦合，從二級(jí)傳輸線模塊的差分端口以等幅反相的信號(hào)輸入雙平衡混頻回路。單端IF信號(hào)從RF螺旋巴倫的二級(jí)傳輸線模塊抽頭引出。
[0021]第四電容C4串聯(lián)在RF螺旋巴倫右一級(jí)傳輸線模塊的直通端，第二電容C2并聯(lián)在第一右一級(jí)傳輸線M3和第二右一級(jí)傳輸線M31之間，并且，第二電容C2的兩端分別連接在第一右一級(jí)傳輸線M3和第二右一級(jí)傳輸線M31的中心位置。最后調(diào)節(jié)第二電容C2與第四電容C4的電容值可調(diào)節(jié)RF螺旋巴倫的幅度平衡性和相位平衡性。
[0022]RF螺旋巴倫的二級(jí)傳輸線的中心抽頭經(jīng)第一電容C1連接到地，使中心抽頭交流接地。IF信號(hào)從該中心抽頭經(jīng)串聯(lián)連接的電感L1后引出，接地第一電容C1與電感L1對(duì)IF信號(hào)有簡(jiǎn)單的低通濾波作用。
[0023]第五電容C5串聯(lián)在L0螺旋巴倫的一級(jí)傳輸線的直通端，第三電容C3并聯(lián)第一左一級(jí)傳輸線Ml和第二左一級(jí)傳輸線Mil之間，并且，第三電容C3的兩端分別連接在第一左一級(jí)傳輸線Ml和第二左一級(jí)傳輸線Mil的中心位置。最后調(diào)節(jié)第三電容C3與第五電容C5的電容值可調(diào)節(jié)L0螺旋巴倫的幅度平衡性和相位平衡性。
[0024]此外，在本申請(qǐng)中，為降低雙平衡混頻器的變頻損耗，L0螺旋巴倫和RF螺旋巴倫中除跨橋外，其余傳輸線均采用雙層金屬。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用串并電容平面螺旋巴倫的寬帶無(wú)源雙平衡混頻器，其特征在于，包括依次連接的L0螺旋巴倫模塊、混頻回路以及RF螺旋巴倫模塊； 所述L0螺旋巴倫模塊包括與L0信號(hào)連接的左一級(jí)傳輸線模塊，以及與所述左一級(jí)傳輸線模塊相耦合的左二極傳輸線模塊；所述左一級(jí)傳輸線模塊包括串聯(lián)連接的第一左一級(jí)傳輸線和第二左一級(jí)傳輸線，所述第一左一級(jí)傳輸線和第二左一級(jí)傳輸線之間跨接有第三電容，所述第二左一級(jí)傳輸線通過(guò)第五電容接地；所述左二極傳輸線模塊的輸出端連接至混頻回路的輸入端，其包括并聯(lián)連接的第一左二極傳輸線和第二左二極傳輸線，所述第一左二極傳輸線和第二左二極傳輸線的中心抽頭接地； 所述RF螺旋巴倫模塊包括與RF信號(hào)連接的右一級(jí)傳輸線模塊，以及與所述右一級(jí)傳輸線模塊相耦合的右二極傳輸線模塊；所述右一級(jí)傳輸線模塊包括串聯(lián)連接的第一右一級(jí)傳輸線和第二右一級(jí)傳輸線，所述第一右一級(jí)傳輸線和第二右一級(jí)傳輸線之間跨接有第二電容，所述第二右一級(jí)傳輸線通過(guò)第四電容接地；所述右二極傳輸線模塊的輸出端連接至混頻回路的輸入端，其包括并聯(lián)連接的第一右二極傳輸線和第二右二極傳輸線，所述第一右二極傳輸線和第二右二極傳輸線的中心抽頭分別通過(guò)第一電容接地，IF信號(hào)經(jīng)過(guò)電感輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶無(wú)源雙平衡混頻器，其特征在于，所述混頻回路包括四個(gè)首尾相連的二極管。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種采用串并電容平面螺旋巴倫的寬帶無(wú)源雙平衡混頻器，包括依次連接的LO螺旋巴倫模塊、混頻回路以及RF螺旋巴倫模塊。本申請(qǐng)?jiān)诘谝蛔笠患?jí)傳輸線和第二左一級(jí)傳輸線之間跨接一個(gè)第三電容，在第二左一級(jí)傳輸線的直通端串聯(lián)一個(gè)第五電容；在第一右一級(jí)傳輸線和第二右一級(jí)傳輸線之間跨接一個(gè)第二電容，在第二右一級(jí)傳輸線的直通端串聯(lián)一個(gè)第四電容。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)本申請(qǐng)可以縮短巴倫傳輸線長(zhǎng)度，減小環(huán)繞圈數(shù)，減小巴倫面積，進(jìn)而減小傳輸線插入損耗，提高巴倫平衡性，改善變頻損耗、隔離度以及駐波。
【IPC分類】H01P1/213
【公開號(hào)】CN204966644
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520515598
【發(fā)明人】王測(cè)天, 胡柳林, 滑育楠, 楊洲, 王向東, 蘇黎明, 廖學(xué)介, 葉珍, 劉瑩
【申請(qǐng)人】成都嘉納海威科技有限責(zé)任公司
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年7月16日