微波傳輸線系統(tǒng)特征阻抗的匹配，消除隔離端口反射，180°耦合橋的分布式結(jié)構(gòu)和隔離端口的50歐姆匹配負(fù)載電阻共同保證180°電橋?qū)⒌谝换祛l器、第二混頻器輸出的信號在其輸出端實現(xiàn)等幅反相對消，輸出端最終輸出中頻信號以及被對消抑制的本振基波和諧波信號。附圖2給出了使用本發(fā)明電路的設(shè)計實例。
[0028]其中將圖1中的本振信號LO用2.225GHz替代，將圖1中的射頻信號RF用5.925GHz 替代。
[0029]具體電路實現(xiàn)的指標(biāo)如下:
[0030]射頻輸入頻率:5.925GHz
[0031]本振工作頻率:2.225GHz
[0032]中頻輸出頻率:3.7GHz
[0033]中頻端口泄露本振功率:(-60dBm
[0034]中頻端口測得的本振二次諧波功率.,( -60dBm
[0035]中頻端口測得的本振三次諧波功率-60dBm
[0036]本發(fā)明在實際應(yīng)用中，從接收機(jī)本振端口輸入的2.225GHz本振信號通過0°功分器，輸出兩路相同幅度相同相位的2.225GHz信號，將兩路相同幅度相同相位的信號2.225GHz分別輸入到第一混頻器、第二混頻器的本振端口。第一混頻器將送來的2.225GHz本振信號與外部送來的5.925GHz射頻信號進(jìn)行混頻，并且輸出中頻信號3.7GHz、2.225GHz和2.225GHz諧波信號；第二混頻器射頻端口通過第一 50 Ω匹配負(fù)載接地，本振端口將0°功分器送來的2.225GHz信號作為本振輸入信號，第二混頻器的中頻端口輸出中頻信號、本振2.225GHz信號及本振2.225GHz諧波信號。180°耦合橋?qū)⒌谝换祛l器和第二混頻器中頻端口送來的一系列信號輸入到自身的第一輸入端口和第二輸入端口進(jìn)行功率合成，180°耦合橋的隔離端口通過第二 50 Ω匹配負(fù)載接地，輸出端口輸出最終的中頻信號以及被對消抑制的本振基波和諧波信號。
[0037]附圖5給出了使用本發(fā)明混頻器最終的中頻信號輸出頻譜的仿真結(jié)果。圖中的m5標(biāo)記了附圖2中所示的中頻3.7GHz信號；
[0038]仿真結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的混頻器相比，采用本方案的混頻器電路對于本振基波、諧波的抑制效果明顯，本振基波、諧波的幅度均得到了對消，在理想情況下，對消可以達(dá)到無限好，即抑制度無限大，而中頻信號幅度僅降低了 3dB，即變損增加3dB(180°耦合橋帶來的損耗)。
[0039]本發(fā)明實例中，電路結(jié)構(gòu)簡單，所用到的器件均為麗1C，一致性好，電路體積小，集成度高，性能穩(wěn)定，不需要調(diào)試，可靠性高。本發(fā)明設(shè)計的混頻器對本振基波及本振各次諧波的抑制性能有一個大幅度的提升，給接收機(jī)整機(jī)帶來的積極效果至少有兩方面:一方面，對于某些工作頻段上，由于需要規(guī)避本振諧波離中頻頻率過近或落入中頻工作帶內(nèi)而采用兩次變頻方案(或多次變頻)的接收機(jī)，可以考慮采用一次變頻方案，減少了頻率源的數(shù)量，大大降低了射頻鏈的設(shè)計難度，接收機(jī)的重量和體積可以減少約一半，同時節(jié)約了成本；另一方面，由于混頻器本身對本振各次諧波的抑制性能非常理想，可以降低濾波器的設(shè)計難度，減少中頻輸出濾波器的使用級數(shù)，同時節(jié)省了為抑制本振雜波而在射頻鏈路中增加的介質(zhì)或者腔體濾波器，降低了射頻鏈的復(fù)雜度，由于省去了需要高抑制性能的濾波器(而這些濾波器往往采用腔體或介質(zhì)形式，體積龐大)，從而可以更好的運用MCM及SIP等集成電路形式，不僅減少了模塊多次封裝帶來的電性能和可靠性問題，而且極大程度提升了接收機(jī)射頻鏈的集成度，同時將整機(jī)的集成度提升到一個新臺階，體積和質(zhì)量能降至傳統(tǒng)接收機(jī)的1/3以下，性能更可靠，一致性更高，從而星載接收機(jī)在性能、體積和質(zhì)量等方面可以媲美Alcatel、NTS、As truim等歐美日一流宇航公司接收機(jī)產(chǎn)品，提升星載接收機(jī)產(chǎn)品的國際影響力和競爭力。
[0040]本發(fā)明設(shè)計的混頻器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計靈活、便于集成、設(shè)計通用性強(qiáng)，可以采用多級MMIC芯片級聯(lián)使用，選用現(xiàn)用芯片即可實現(xiàn)；也可以將此電路拓?fù)溥\用到MMIC單片設(shè)計中，采用一個MMIC單片實現(xiàn)全部功能，一致性和可靠性更高。同時，本發(fā)明設(shè)計思想很容易推廣到其它頻段，能適應(yīng)更高頻段的要求，可以應(yīng)用到各種需要的微波和毫米波電路和系統(tǒng)中，解決了本振各次諧波抑制在接收機(jī)實現(xiàn)中的一系列難點，為本振諧波抑制混頻器的設(shè)計提供了極佳的設(shè)計思路和模板，具有加大的實用價值和推廣價值。
[0041]本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。
【主權(quán)項】
1.一種通過對消抑制輸出本振諧波幅度的混頻器，其特征在于:包括0°功分器、第一混頻器、第二混頻器、第一 50 Ω匹配負(fù)載、第二 50Ω匹配負(fù)載、180°耦合橋；第一混頻器包括本振端、射頻端和中頻輸出端，第一混頻器、第二混頻器結(jié)構(gòu)相同； 由外部本振源送來的本振信號通過0°功分器，將外部本振信號功分為兩個幅度相等、相位相同的本振信號，分別饋入第一混頻器、第二混頻器的本振端，兩個等幅同相的本振信號中的一路與第一混頻器射頻端饋入的射頻信號進(jìn)行混頻，第一混頻器中頻輸出端輸出的中頻信號、本振信號的基波及本振信號的諧波信號，送至180°耦合橋的第一輸入端口 ；兩個同幅同相的本振信號中的另一路送至第二混頻器的本振端，第二混頻器的射頻端接第一50 Ω匹配負(fù)載，第二混頻器中頻輸出端僅輸出本振信號的基波及本振信號的諧波信號，送至180°耦合橋的第二輸入端口，180°耦合橋?qū)⒌谝换祛l器送來的中頻信號、本振信號的基波及本振信號的諧波信號和第二混頻器送來的同幅同相的本振信號的基波及本振信號的諧波信號，進(jìn)行功率合成，同幅同相本振信號的基波及本振信號的諧波信號幅度對消，中頻信號不變，合成信號分兩路輸出，第一路通過第二 50 Ω匹配負(fù)載接地，第二路輸出至外部接收機(jī)中頻通道，本振基波及諧波信號對消抑制20dB以上而所需的中頻信號僅幅度降低 3dBo
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過對消抑制輸出本振諧波幅度的混頻器，其特征在于:中頻輸出端輸出的中頻信號，除了包括混頻產(chǎn)生的中頻信號，還有本振信號及其諧波信號，是由第一混頻器和第二混頻器自身的非線性特性決定。
3.—種通過對消抑制輸出本振諧波幅度的方法，其特征在于步驟如下: (1)由外部本振源送來的本振信號通過0°功分器，將外部本振信號功分為兩個幅度相等、相位相同的本振信號，分別饋入第一混頻器、第二混頻器的本振端； (2)將步驟(I)兩個等幅同相的本振信號中的一路與第一混頻器射頻端饋入的射頻信號進(jìn)行混頻，第一混頻器中頻輸出端輸出的中頻信號、本振信號的基波及本振信號的諧波信號，送至180°耦合橋的第一輸入端口 ； (3)將步驟(I)兩個同幅同相的本振信號中的另一路送至第二混頻器的本振端，第二混頻器的射頻端接第一 50 Ω匹配負(fù)載，第二混頻器中頻輸出端僅輸出本振信號的基波及本振信號的諧波信號，送至180°耦合橋的第二輸入端口 ； (4)180°耦合橋?qū)⒉襟E(2)第一混頻器送來的中頻信號、本振信號的基波及本振信號的諧波信號和步驟(4)第二混頻器送來的同幅同相的本振信號的基波及本振信號的諧波信號，進(jìn)行功率合成，同幅同相本振信號的基波及本振信號的諧波信號幅度對消，中頻信號不變，合成信號分兩路輸出，第一路通過第二 50Ω匹配負(fù)載接地，第二路輸出至外部接收機(jī)中頻通道，本振基波及諧波信號對消抑制20dB以上而所需的中頻信號僅幅度降低3dB。
【專利摘要】一種通過對消抑制輸出本振諧波幅度的混頻器及方法，采用0°功分橋?qū)碜酝獠勘菊裨吹谋菊裥盘?，功分為兩路等幅同相的本振信號分別進(jìn)入兩路混頻器，兩路混頻器輸出的本振基波及諧波信號，經(jīng)過180°耦合橋，將等幅同相的兩路本振基波及諧波信號變?yōu)閮陕返确聪嘈盘枺瑢Ρ菊窕爸C波信號對消抑制，重點解決星載接收機(jī)頻率變換過程中本振基波及諧波抑制困難或無法抑制的難點，所有的電路經(jīng)過合理的布局設(shè)計，可作為星載接收機(jī)、發(fā)射機(jī)的頻率變換混頻器使用，降低了射頻鏈路的設(shè)計難度，提升了接收機(jī)諧雜波抑制性能,安全性高，可以很好的應(yīng)用在星載通信系統(tǒng)中。
【IPC分類】H03D7-16
【公開號】CN104821792
【申請?zhí)枴緾N201510206374
【發(fā)明人】張波, 朱正賢, 徐鑫, 邵小亮, 鄧向科, 張兵, 王毅
【申請人】西安空間無線電技術(shù)研究所
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月27日