[发明专利]基于多层基材微带电路结构的无源、双平衡I/Q混频器

说明书

本发明公开了一种基于多层基材微带电路结构的无源、双平衡I/Q混频器，包括：功分电路、90°耦合电路和两路混频电路，其中，混频电路包括射频微带巴伦、本振微带巴伦和混频二极管组成的桥式混频单元；射频输入端RF经过功分电路后做为两路混频电路的射频输入R1、R2，射频输入R1和R2同相位；本振输入的输入端LO经过90°耦合电路后做为混频电路的本振输入L1、L2，本振输入L1和L2相位正交；所述功分电路、90°耦合电路和两路混频电路集成在同一平面上。本发明有益效果：实用频率范围宽，能够适用于K波段、U波段、以及V波段；在同一平面多层基材上混合集成，具有高隔离、低损耗的特点。

技术领域

本发明涉及混频器技术领域，特别涉及一种基于多层基材微带电路结构的无源、双平衡 I/Q混频器。

背景技术

微波毫米波混频器广泛应用于电子测试、通信、雷达、电子对抗等系统，它的功能用于信号的频率变换，作为一种频率变换电路，混频器按照使用的非线性器件种类不同，可分为有源混频器和无源混频器。无源混频器是采用二极管作为非线性器件，其特点是电路简单、设计容易、便于集成、工作稳定，而且性能好。无源混频器按电路结构形式不同分为单端混频器和平衡混频器。无源、双平衡混频器是采用两个、四个或更多相同特性的混频管组成的平衡电路，而电路的组成多由平衡巴伦互连构成，它们具有噪声小、灵敏度高、抗干扰能力强及频带宽等优点。双平衡IQ混频器是此类混频器的基础上设计而成，其有两路中频输出，输出信号幅度相等、相位正交。

目前，双平衡混频器电路实现方法有两种：一是混频器巴伦电路和混频器二极管分离实现，即两部分电路在不同的基材上实现，超宽带混频器多采用此种方法实现，优点是性能高、成本低，缺点是制作效率低；二是混频器整体电路在同一基材上实现，优点是效率高，缺点是成本高，实现应用频率带宽窄。

无源、双平衡IQ混频器的特点是本振和射频输入通过电桥或者功分电路各分成两路电路，然后经过两路混频电路，并输出两路中频信号，且信号等幅、相位正交。其通常由90°混合电桥、功分电路和混频电路组成，而混频电路由平衡二极管对(混频器二极管单元)、180°3dB 轭流线圈(巴伦)和中频低通滤波器组成，目前超宽带巴伦的设计主要采用渐进双面线，其 180°相位差的两路输出分别在上、下两个平面，而二极管对焊盘一般在同一个平面，因此巴伦与二极管对的连接呈立体式结构，所以对焊接工艺提出很高的要求，同时存在信号传输连续性差的特点，影响了混频电路的性能。通过微带环形桥，实现两路输出180°相位差，电路虽然在同一个平面上，但存在带宽通常比较窄，制作尺寸比较大的缺点。90°混合电桥电路一般采用电阻串联或者分支线电桥电路实现，实现频率超宽带面临一定的困难。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于多层基材微带电路结构的无源、双平衡I/Q 混频器，可以实现微波传输相位的转换；通过多层微带巴伦转换使平衡输出在同一个平面，能够应用到单一平面电路，通过新型多层微带电桥电路实现等幅、正交的中频输出信号，克服了目前超宽带无源微波毫米波混频器立体式结构或者双面电路结构设计的不足。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

在一个或多个实施方式中公开的一种基于多层基材微带电路结构的无源、双平衡I/Q混频器，包括：功分电路、90°耦合电路和两路混频电路，其中，混频电路包括射频微带巴伦、本振微带巴伦和混频二极管组成的桥式混频单元；

射频输入端RF经过功分电路后做为两路混频电路的射频输入R1、R2，射频输入R1和 R2同相位；本振输入的输入端LO经过90°耦合电路后做为混频电路的本振输入L1、L2，本振输入L1和L2相位正交；

混频电路的射频微带巴伦和本振微带巴伦输出端分别连接至混频二极管的输入端，混频电路的中频输出端相位正交；

所述功分电路、90°耦合电路和两路混频电路集成在同一平面上。