[发明专利]一种宽带预选混频器设计方法

说明书

技术领域

本发明属于宽带预选混频器设计方法技术领域，尤其涉及的是一种基于NZF铁氧体滤波技术的50GHz宽带预选混频器设计方法。

背景技术

现代电子测量仪器中，频谱分析仪是信号频域分析的重要工具，相当于微波万用表，它广泛应用于微波通讯、雷达、导航、电子对抗、EMC测试等领域，是科研、生产、计量等部门必不可少的测量仪器。现代的宽带频谱仪就是一个微处理器控制的扫频接收机，前端设计大多数采用超外差方案，采用前端预选、谐波混频等技术，前端预选器在系统控制下调谐预选信号，有效地抑制镜频和多重响应。铁氧体磁调带通滤波器是电流调谐型频率选通器件，具有调谐范围宽、带内插损小、带外抑制高、结构紧凑等特点，是高性能宽带频谱分析仪前端预选器的首选方案。

近10多年来，随着测试技术的飞速发展，对50GHz甚至更高频段的频谱分析仪的需求越来越多。频段越向高端发展，铁氧体磁调带通滤波器所固有的磁滞、温漂、调谐非线性等特性将逐渐恶化，会引起频谱仪扫描测试时预选通带产生较大偏移，导致幅度测试准确度下降，必须采取有效措施进行改良或抵消，否则将严重影响频谱分析仪的性能。在早期的频谱分析仪中，将磁调滤波器、混频器分开单独设计，成为两个独立的微波部件。磁调滤波器与混频器之间通过电缆或适配器连接，宽带预选器和宽带混频器都存在端口驻波较差的问题，两者之间的失配将引起频率响应恶化约±2.5dB，甚至更差。为了将这种相互作用减至最小，传统的做法是将一个6dB匹配衰减器接在滤波器与混频器之间，显然这是以牺牲整机灵敏度为代价的。

利用混合集成技术将磁调滤波器和谐波混频器集成为一个组件，使得滤波器与混频器之间的电长度远小于工作波长，可以在不牺牲整机灵敏度的基础上减小失配造成的频响恶化。

现在宽带混频电路采用的方式主要有单平衡混频和双平衡混频。双平衡混频电路相对于单端混频和单平衡混频，具有更少的谐波分量和更高的动态范围，目前应用最为广泛。采用双平衡混频方式的滤波混频器，铁氧体磁调滤波器在系统控制下通过改变调谐电流对输入射频信号进行滤波预选，并利用铁氧体谐振子两侧分别耦合出来的信号相位相差180度的特性，从最后一阶谐振子上下两侧分别耦合出一路射频信号，构建了宽带射频平衡-不平衡转换巴伦。本振信号经平衡-不平衡转换巴伦，加到二极管电桥的另外两端，中频信号从二极管电桥的本振端引出。

图1是一种磁调带通滤波混频组件，由调谐线圈1、同轴接头组件2、耦合基座3、磁极4及磁路外壳5组成，其采用双平衡混频电路三次谐波混频，RF频率范围为26GHz-40GHz，本振频率FLO=(FRF+FIF)/3，滤波混频的损耗优于27dB，谐振子采用LAF（Lithium-Aluminum-Ferrite）小球，3dB通带带宽达到150MHz以上，40GHz处通带带宽约为300MHz。

Agilent公司研制了一种SBTX(switched barium-ferrite tuned filter/mixer)组件，采用单平衡混频电路，RF频率范围为26.5GHz-50GHz。其中26.5GHz-31GHz频段，本振频率FLO=(FRF-FIF)/2；31GHz-50GHz频段，本振频率FLO=(FRF+FIF)/4。谐振子采用钡系六角晶系铁氧体，通过对谐振子进行精确定向，利用其内部较强的各向异性场来实现较高的谐振频率。

通过分析国内外参考文献和产品，国内现有的微波毫米波频段的滤波混频器采用LAF铁氧体谐振子，通带带宽较窄，整机快速扫描测试时，滤波混频器的磁滞、温漂、调谐非线性等因素会影响测试准确度，频率越高该缺点越显著；目前现有产品工作频率范围为26GHz-40GHz，无法满足50GHz频谱分析仪的发展要求。

Agilent公司SBTX产品，采用单平衡混频电路，低频段采用二次谐波混频，高频段采用四次谐波混频，高频段变频损耗较大，影响整机的灵敏度，且高、低频段变频损耗相差较大导致整个频段内的频响较差。采用钡系六角晶系铁氧体，需要对谐振子进行精确定向，这种技术依赖于国外先进工艺，实现难度较大。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种宽带预选混频器设计方法。

本发明的技术方案如下：

一种宽带预选混频器设计方法，其中，包括以下步骤：

步骤1：输入的26.5GHz-50GHz射频信号由同轴电缆进入到铁氧体磁调        带通滤波器中；