一種方向回溯天線的相位共軛電路設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種方向回溯天線的相位共軛電路設(shè)計(jì)方法，通過利用晶體管線性混頻器為射頻輸入和本振信號(hào)提供混頻，利用平衡結(jié)構(gòu)去除混頻結(jié)果中的同頻干擾，利用帶通濾波器去除混頻結(jié)果中的高頻干擾。本發(fā)明為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方向回溯天線提供了高精度的相位共軛電路設(shè)計(jì)方法，使得設(shè)計(jì)出來的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便，可應(yīng)用于設(shè)計(jì)包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的短距離無線通信的相位共軛電路的設(shè)計(jì)。
【專利說明】一種方向回溯天線的相位共軛電路設(shè)計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電子電路領(lǐng)域，具體涉及一種方向回溯天線的相位共軛電路技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在方向回溯天線相位共軛方案中，需要較高精度的相位共軛電路。外差混頻是構(gòu) 造相位共軛電路常用的技術(shù)，即將輸入信號(hào)與兩倍頻的本振信號(hào)混頻得到與輸入信號(hào)頻率 相同相位共軛的輸出信號(hào)。在線性混頻和非線性混頻中[1，2]，線性混頻的信號(hào)功率較小， 但無非線性混頻因交調(diào)產(chǎn)生的相位誤差，只需去除同頻干擾和高頻干擾，電路較為簡(jiǎn)單，適 合在低功率的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。本發(fā)明給出一種工作在2. 45Ghz頻率的相位共軛電 路，利用場(chǎng)效應(yīng)管的線性伏安特性通過四端口微帶混合環(huán)實(shí)現(xiàn)混頻，平衡結(jié)構(gòu)去除同頻干 擾、帶通濾波去除高頻干擾，獲得了較高的相位精度。
[0003] 方向回溯天線在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中有著良好的應(yīng)用前景，但是這種處于發(fā)展中的 新型天線還有許多需要解決的問題。不僅要解決天線陣列的組合，還要為天線提供實(shí)現(xiàn)回 溯功能的前端電路。例如，在相位共軛方案中，要求有較高的相位精度，解決混頻中的同頻 干擾、功率分配與耦合等。
[0004] 對(duì)比文件
[0005] [l]Miyamoto R Y, Qian Y, Itoh T. A reconfigurable active retrodirective/ direct conversion receiver array for wireless sensor systems[C]//Microwave Symposium Digest, 2001 IEEE MTT-S International. IEEE, 2001, 2:1119-1122.
[0006] [2]Miyamoto R Y, Qian Y, Itoh T.A retrodirective array using balanced quasi-optical FET mixers with conversion gain[C]//IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. 1999,2:655-658.


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種方向回溯天線的相位共軛電路設(shè)計(jì)方法，以獲得工作 在2. 45GHz、具有較高相位精度、簡(jiǎn)單輕便的相位共軛電路，使適合于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方向 回溯天線中應(yīng)用。
[0008] 為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明通過線性混頻消除交調(diào)相位誤差，平衡結(jié)構(gòu)抑制 同頻干擾、四端口混合環(huán)進(jìn)行功率分配與耦合，具體技術(shù)方案如下：
[0009] -種方向回溯天線的相位共軛電路設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟：
[0010] 步驟一，用晶體管線性混頻器為射頻輸入和本振信號(hào)提供混頻；
[0011] 步驟二，用平衡結(jié)構(gòu)去除混頻結(jié)果中的同頻干擾；
[0012] 步驟三，用帶通濾波器去除混頻結(jié)果中的高頻干擾。
[0013] 所述步驟一具體過程如下：
[0014] 過程一,從晶體管柵極輸入本振信號(hào)νω (t) = VMcos ( ω wt)，以周期T = 2 31 / ω ω 調(diào)制漏-源溝道電導(dǎo)，得到周期時(shí)變溝道電導(dǎo)波形的一般形式為
[0015]

【權(quán)利要求】
1. 一種方向回溯天線的相位共軛電路設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟一，用晶體管線性混頻器為射頻輸入和本振信號(hào)提供混頻； 步驟二，用平衡結(jié)構(gòu)去除混頻結(jié)果中的同頻干擾； 步驟三，用帶通濾波器去除混頻結(jié)果中的高頻干擾。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方向回溯天線的相位共軛電路設(shè)計(jì)方法，其特征在所述 步驟一具體過程如下： 過程一，從晶體管柵極輸入本振信號(hào)
，以周期
調(diào) 制漏-源溝道電導(dǎo)，得到周期時(shí)變溝道電導(dǎo)波形的一般形式為
g〇和^分別是以為基頻時(shí)電導(dǎo)波形的直流分量大小和一次諧波系數(shù)，8"和小"分 別是以為基頻時(shí)電導(dǎo)波形的n次諧波系數(shù)和相位，n彡2 ; 過程二，從晶體管源極輸入射頻信號(hào)
與Gd(t)作用產(chǎn)生 漏-源極間電流為
利用頻率條件
，漏-源極間電流為
(3)式中 右邊第二項(xiàng)
與輸入信號(hào)頻率相同、初相位共軛，即為希望獲得的相位 共軛信號(hào)，右邊第一項(xiàng)是同頻干擾項(xiàng)，其他各項(xiàng)為高頻干擾項(xiàng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方向回溯天線的相位共軛電路設(shè)計(jì)方法，其特征在所述 步驟二具體過程如下： 過程一，將射頻輸入
和本振
分別功率分配成兩個(gè)等功率的差分信號(hào)；VKF (t)分配為
和
?，vM(t)分配為
和
過程二，將Vkf1⑴和^⑴輸入到一個(gè)晶體管線性混頻器1，得到混頻電流iIF1⑴；將vKF2(t)和vL02(t)輸入到另一個(gè)晶體管線性混頻器2,得到混頻電流iIF2(t); 過程三，將iIF1 (t)與iIF2(t)耦合，輸出為iIF(t)，即為已去除了同頻干擾的信號(hào)，包含 期望的相位共軛信號(hào)和高頻干擾。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方向回溯天線的相位共軛電路設(shè)計(jì)方法，其特征在所述 步驟三的具體過程為：在平衡結(jié)構(gòu)的輸出端連接一個(gè)中心頻率為《KF的帶通濾波器，用以 只通過信號(hào)中頻率為《KF的成分，從而得到去除高頻干擾的頻率為《KF的相位共軛信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H03D7/16GK104242827SQ201410529203
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】解歡, 閆述 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)