專利名稱：高頻信號的平衡式串聯(lián)混頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平衡式串聯(lián)混頻器(balancierter Serienmischer )，該平衡式串聯(lián)混頻器具有平衡-不平衡變壓器 (Balun-Transformer)、兩個二極管和用于由所述二極管所產(chǎn)生的混 合產(chǎn)物(Mischprodukt)的有用信號抽頭(Nutzsignalabgrif f )，該 平衡-不平衡變壓器在一側(cè)具有HF源端口和天線端口而在另一側(cè)具有 兩個二極管端口 ，所述兩個二極管分別連接在二極管端口之一和HF接 地之間，該混合產(chǎn)物由經(jīng)過天線端口所輸送的HF信號并且由經(jīng)過HF 源端口所輸送的HF信號的部分所組成.
背景技術(shù)：
由DE 196 10 850 Cl公知一種該類型的串聯(lián)混頻器.
這種串聯(lián)混頻器例如被采用在汽車中的距離警報系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng) 的雷達傳感器中.在具有單靜態(tài)的(monostatisch)天線方案的雷達 傳感器中，同一個天線被用于發(fā)射雷達信號和用于接收雷達回波.串 聯(lián)混頻器于是用來將經(jīng)過HF源端口所輸送的信號向天線轉(zhuǎn)交，并同 時將由天線所接收到的信號與經(jīng)過HF源端口所輸送的信號的部分進行 混合.混合產(chǎn)物則是一種中頻信號，該中頻信號的頻率給出了所發(fā)射 的信號和所接收的信號之間的頻率差.該中頻信號提供了關(guān)于在雷達 目標上反射所發(fā)射的信號時發(fā)生的多普勒頻移的信息和因此關(guān)于雷達 目標的相對速度的信息，并且只要如在FMCW雷達(調(diào)頻連續(xù)波 (Frequency Modulated Continuous Wave ))的情況下那樣斜面形地 調(diào)制了所發(fā)射信號的頻率，該中頻信號也就提供了關(guān)于雷達信號的運 行時間的信息和因此關(guān)于雷達目標的距離的信息.
在DE 102 35 338 Al中，對于該使用目的說明了 一種不平衡的混 頻器，該不平衡的混頻器只具有唯一的用于使高頻信號混合的非線性 二極管.在這種混頻器中，通過有用信號抽頭來輸送用于對二極管加 偏壓的直流電壓(偏壓(Bias))，以致可以優(yōu)化二極管的工作點. 如果高頻信號具有不滿足于二極管的所謂的自偏壓(Self-Bias)的相對小的功率，則這是有利的.
可是，在另一方面，這種不平衡的混頻器具有它也解調(diào)被包含在 高頻信號中的振幅噪聲的缺點，由此損害了有用信號的質(zhì)量.為了仍
然獲得噪聲足夠少的有用信號，因此必須采用噪聲極端少的HF源，例 如采用基于波導(dǎo)管的耿氏振蕩器.可是，這種振蕩器比較昂費，并且 此外要求復(fù)雜的平衡過程，由此進一步提高了制造成本.
在成本觀點下，因此有利地會是采用公知的MMIC振蕩器(微波單 片集成電路(Microwave Monolithic Integrated Circuits))而不 是采用耿氏振蕩器.可是，這些MMIC振蕩器具有較高的振幅噪聲.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)因此是提出一種平衡式串聯(lián)混頻器，該平衡式串聯(lián) 混頻器一方面可以與較小功率的HF源相結(jié)合來被采用而另一方面實現(xiàn) 了振幅噪聲的有效抑制.
通過開頭所述類型的平衡式串聯(lián)混頻器來解決該任務(wù)，在該平衡 式串聯(lián)混頻器中，分別通過連接到HF接地側(cè)上的偏壓饋線來對二極管 加偏壓，二極管在直流方面與有用信號抽頭并且與連接到HF源端口和 天線端口上的線路分開，并且兩個偏壓饋線具有相互對稱構(gòu)造的低通 濾波器，
偏壓饋線能夠?qū)蓚€二極管加偏壓來以致這兩個二極管在空栽運 行時已經(jīng)在其最佳工作點附近工作.通過由HF源所饋入的比較小的功 率，于是達到了二極管的最佳工作點。低通濾波器防止了有用信號經(jīng) 過偏壓饋線而短路或衰減.由于有用信號抽頭以及HF源和天線在直流 方面也與二極管退耦，所以確保了經(jīng)過兩個二極管之一所輸送的偏 壓直流完全經(jīng)過另一二極管再次流走，以致相同電流流過兩個二極管， 與在兩個偏壓饋線中對稱構(gòu)造低通濾波器相結(jié)合，因此確保了不干擾 平衡混頻器的對稱性，并且這是有效抑制振幅噪聲的決定性條件.
如果根據(jù)本發(fā)明的混頻器例如被采用在雷達傳感器中，則因此可 能將成本有利的、但是功率小的MMIC振蕩器用作HF源，并仍然獲得
質(zhì)量上優(yōu)質(zhì)的、尤其是噪聲少的有用信號.
在該應(yīng)用情況下，天線端口被連接到雷達傳感器的天線上，由此 解釋了名稱"天線端口".可是，本發(fā)明的應(yīng)用范圖不應(yīng)由此局限于以下情況在這些情況下，天線真實地被連接到該端口上.
在從屬權(quán)利要求中說明了本發(fā)明的有利的擴展方案.
優(yōu)選地通過串聯(lián)電容來實現(xiàn)有用信號抽頭的直流退耦.
為了在直流方面將混頻器與連接到HF源端口和天線端口上的HF 線路分開，優(yōu)選地采用四分之一波長線路耦合器.
在兩個偏壓饋線中對稱地構(gòu)造低通濾波器優(yōu)選地涉及RC網(wǎng)絡(luò)，這 些RC網(wǎng)絡(luò)的對稱調(diào)節(jié)過的電阻于是同時允許調(diào)節(jié)偏壓.
優(yōu)選地以條形導(dǎo)線技術(shù)來實施并且可以通過環(huán)形波導(dǎo)(Rat-Race ) 耦合器或者正交耦合器(Quadraturkoppler)來構(gòu)成平衡-不平衡變壓 器(balanced to unbalanced transformer) , 二極管優(yōu)選地經(jīng)過匹 配網(wǎng)絡(luò)與平衡-不平衡變壓器相連接，這些匹配網(wǎng)絡(luò)允許二極管的準確 的調(diào)諧或受控制的失調(diào).


在附困中示出了并在以下的說明中詳細闡述了本發(fā)明的實施例.
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的串聯(lián)混頻器的電路圖；和
圖2示出了按照圖l的串聯(lián)混頻器中的平衡-不平衡變壓器的放大圖.
具體實施例方式
圖1中所示出的平衡式串聯(lián)混頻器具有平衡-不平衡變壓器10，該 平衡-不平衡變壓器10在所示出的實例中通過以條形導(dǎo)線技術(shù)構(gòu)造的 正交耦合器來構(gòu)成.在圖2中再次放大示出的該平衡-不平衡變壓器IO 具有四個以矩形配置互相連接的端口，即HF源端口 12、天線端口 " 和兩個二極管端口 16、 18，這兩個二極管端口 16、 18中的一個二極管 端口位于HF源端口 12對面，而另一個二極管端口位于天線端口 14對 面.
此外，圖1中所示出的混頻器還具有兩個非線性的結(jié)構(gòu)相同的二 極管20、 22，這些二極管20、 22以相反的極性被連接在平衡-不平衡 變壓器10的相應(yīng)的HF接地24、 26與二極管端口 16、 18之一之間. 相應(yīng)的匹配網(wǎng)絡(luò)28、 30被插入在二極管和二極管端口之間，
平衡-不平衡變壓器10的HF源端口 12經(jīng)過四分之一波長線路耦合器32與線路34相連接，該線路34經(jīng)過輸入端36與HF源(例如MMIC 振蕩器38)相連接.
平衡-不平衡變壓器10的天線端口 14通過其它的四分之一波長線 路耦合器40與線路42相連接，該線路42經(jīng)過輸入和輸出端44與天 線46相連接，這里僅用點劃線勾畫出MMIC振蕩器38和天線46,因為 MMIC振蕩器38和天線46不是混頻器的組成部分.
被構(gòu)造為正交耦合器的平衡-不平衡變壓器10具有以下特性如 果在兩個二極管端口 16、 18上施加相同的阻抗，則該平衡-不平衡變 壓器10與其HF源端口 12和天線端口 14相匹配.這里能借助二極管 20、 22來實現(xiàn)該匹配，
由MMIC振蕩器38所產(chǎn)生的HF信號經(jīng)過線路34被輸送給HF源端 口 12，并且經(jīng)過兩個匹配網(wǎng)絡(luò)28、 30被轉(zhuǎn)交給二極管20、 22.按照 二極管22、 24的調(diào)諧而定，反射了該信號中的較大或較小的部分，并 經(jīng)過平衡-不平衡變壓器10將該信號中的較大或較小的部分饋入線路 42中，而且最終饋入天線46中。
由天線46所接收的HF信號經(jīng)過線路42和平衡-不平衡變壓器10 到達二極管20、 22，并與經(jīng)過線路34所輸送的HF信號的沒有被反射 的部分混合成在有用信號抽頭48上可以被分接的有用信號.通過二極 管20、 22的受控制的誤匹配來調(diào)節(jié)在由二極管所轉(zhuǎn)換的功率與所反射 的和經(jīng)過天線46所輻射的功率之間的比例.
為了優(yōu)化二極管20、 22的工作點，對于每個二極管設(shè)置了偏壓饋 線50或52.精確地相互對稱地建立了偏壓饋線50和52，并且偏壓饋 線50和52分別包含低通濾波器54.
在二極管20的偏壓饋線50中，在偏壓接頭56上施加直流電壓VI. 該偏壓接頭經(jīng)過低通濾波器54的電阻58和用作高頻閉塞裝置 (Hochf requenzsperre )的濾波器60而與HF接地24相連接，通過除 了電阻58之外還具有電容62的RC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了低通濾波器54，該電容 62被連接在電阻58的與高頻接地相連接的極和DC接地64之間.
二極管22的偏壓饋線52具有相同的結(jié)構(gòu)，僅在直流電壓接頭56 上施加直流電壓V2.優(yōu)選地適用V2 = -Vl。
有用信號抽頭48經(jīng)過其它的RC網(wǎng)絡(luò)68的串聯(lián)電容66和用作為 高頻閉塞裝置的濾波器70而與平衡-不平衡變壓器10的天線端口 14相連接，以便分接由二極管20、 22所解調(diào)的有用信號.
借助具有相同的電阻值的電阻58來對二極管20、 22加偏壓，以 致二極管20、 22與由MMIC振蕩器38所提供的HF功率相結(jié)合地達到 其最佳工作點.在此，低通濾波器54防止了其中涉及中頻信號的有用 信號經(jīng)過偏壓饋線50和52流走.
除了串聯(lián)電容66之外，RC網(wǎng)絡(luò)68還包含連接到接地上的電阻72, 并利用其串聯(lián)電容66防止由偏壓饋線50和52所輸送的直流電流經(jīng)過 有用信號抽頭48流走.四分之一波長線路耦合器32、 40同樣防止直 流電流經(jīng)過線路34和42流走.因此確保了兩個二極管20和22始終 由同一電流流過.
濾波器60和70防止了 HF信號經(jīng)過偏壓饋線50和52或有用信號 抽頭48流走.
由于對稱構(gòu)造低通濾波器54,所以確保了在二極管20和22之間 的完全對稱，以致混頻器作為平衡混頻器來工作，并有效地抑制了大 約在HF信號中所包含的振幅噪聲.
在適當(dāng)?shù)臈l件下，利用所說明的結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒄穹肼曇种浦敝?0 dB.如果相反地僅在兩個低通濾波器54之一中省略電阻58和/或到DC 接地64的容性耦合，該抑制僅約為10 dB.相反地，直流電壓VI和 V2的總和對于振幅噪聲的抑制只有微小的影響，以致例如也可能將這 兩個電壓中的一個設(shè)置到零，并因此舍棄雙極性電壓電源.
通常，通過對二極管20和22適當(dāng)加偏壓能實現(xiàn)振幅噪聲的抑 制以及AM/FM轉(zhuǎn)換在振蕩器功率的相對寬的范圖中是近似恒定的.
權(quán)利要求
1. 平衡式串聯(lián)混頻器，其具有平衡-不平衡變壓器(10)、兩個二極管(20，22)和用于由所述二極管所產(chǎn)生的混合產(chǎn)物的有用信號抽頭(48)，該平衡-不平衡變壓器(10)在一側(cè)具有HF源端口(12)和天線端口(14)而在另一側(cè)具有兩個二極管端口(16，18)，所述兩個二極管(20，22)分別連接在二極管端口(16，18)之一與HF接地(24，26)之間，該混合產(chǎn)物由經(jīng)過天線端口(14)所輸送的HF信號和由經(jīng)過HF源端口(12)所輸送的HF信號的部分所組成，其特征在于，分別經(jīng)過連接到HF接地(24，26)側(cè)上的偏壓饋線(50，52)來對所述二極管(20，22)加偏壓，所述二極管在直流方面與有用信號抽頭(48)并且與連接到HF源端口(12)和天線端口(14)上的線路(34，42)分開，以及兩個偏壓饋線(50，52)具有相互對稱地構(gòu)造的低通濾波器(54)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的串聯(lián)混頻器，其特征在于，為了在直流 方面分開，HF源端口 (12)和天線端口 (14)經(jīng)過四分之一波長線路 耦合器(32, 40)被連接到所屬的線路(34,")上，
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的串聯(lián)混頻器，其特征在于，有用信 號抽頭(48)通過串聯(lián)電容(66)在直流方面與所述二極管(24, 26 ) 分開.
4. 按照權(quán)利要求3所述的串聯(lián)混頻器，其特征在于，有用信號抽 頭(48)經(jīng)過串聯(lián)電容(66)與平衡-不平衡變壓器(10)的天線端口 (14)相連接.
5. 按照以上權(quán)利要求之一所述的串聯(lián)混頻器，其特征在于，由RC 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了低通濾波器(54)，所述RC網(wǎng)絡(luò)的電阻(58)具有相同的 電阻值并確定所述二極管(20, 22 )的偏壓.
6. 按照以上權(quán)利要求之一所述的串聯(lián)混頻器，其特征在于，相反 地在偏壓饋線(50, 52 )上施加相同的直流電壓(Vl， V2).
7. 按照以上權(quán)利要求之一所述的串聯(lián)混頻器，其特征在于，平衡-不平衡變壓器(10)是一種正交輛合器.
8. 按照以上權(quán)利要求之一所述的串聯(lián)混頻器，其特征在于，匹配 網(wǎng)絡(luò)(28， 30)分別被插入在所述二極管("，26)和所述二極管端 口 ( 16, 18)之間.
全文摘要
平衡式串聯(lián)混頻器，其具有平衡-不平衡變壓器(10)、兩個二極管(20，22)和用于由所述二極管所產(chǎn)生的混合產(chǎn)物的有用信號抽頭(48)，該平衡-不平衡變壓器(10)在一側(cè)具有HF源端口和天線端口而在另一側(cè)具有兩個二極管端口，所述兩個二極管(20，22)分別連接在二極管端口之一與HF接地(24，26)之間，該混合產(chǎn)物由經(jīng)過天線端口所輸送的HF信號和由經(jīng)過HF源端口所輸送的HF信號的部分所組成，其特征在于，分別經(jīng)過連接到HF接地(24，26)側(cè)上的偏壓饋線(50，52)來對所述二極管(20，22)加偏壓，所述二極管在直流方面與有用信號抽頭(48)并且與連接到HF源端口和天線端口上的線路(34，42)分開，以及兩個偏壓饋線(50，52)具有相互對稱地構(gòu)造的低通濾波器(54)。
文檔編號H03D7/14GK101421639SQ200780013359
公開日2009年4月29日 申請日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月12日
發(fā)明者D·斯坦巴克 申請人:羅伯特.博世有限公司