一种正交混频器电路的制作方法

本发明涉及毫米波信号处理技术领域。更具体地，涉及一种正交混频器电路。

背景技术：

在射频微波电路系统中混频器是不能缺少的重要部件。无论是微波通信、雷达、遥控、遥感，还是侦察与电子对抗，以及许多微波测量系统，都必须把微波信号用混频器降到中频来进行处理。

目前，在外差式接收机系统中，镜频噪声与有用信号同时与本振进行混频，对有用中频信号造成干扰，导致系统噪声性能恶化，影响灵敏度。因此镜频抑制对于系统的抗干扰能力显得尤为重要。

技术实现要素：

为了解决上述问题至少之一，本发明一种正交混频器电路，包括功分器模块、朗格耦合器模块和双平衡混频器模块；

其中，所述功分器模块将射频输入信号转换为等幅同相的第一射频信号和第二射频信号；

所述朗格耦合器模块将本振输入信号转换为等幅正交的第一本振信号和第二本振信号；

所述双平衡混频器模块包括

第一双平衡混频器，包括第一射频信号输入端、第一本振信号输入端、第一中频信号输出端和第二中频信号输出端，其中所述第一射频信号输入端用于接收所述第一射频信号，所述第一本振信号输入端用于接收所述第一本振信号，所述第一中频信号输出端和第二中频信号输出端分别输出第一中频输出信号和第二中频输出信号；

第二双平衡混频器，包括第二射频信号输入端、第二本振信号输入端、第三中频信号输出端和第四中频信号输出端，其中所述第二射频信号输入端用于接收所述第二射频信号，所述第二本振信号输入端用于接收所述第二本振信号，所述第三中频信号输出端和第四中频信号输出端分别输出第三中频输出信号和第四中频输出信号；

其中，所述第一中频输出信号和第二中频输出信号相位差为180度，所述第三中频输出信号和第四中频输出信号相位差为180度，所述第二中频输出信号与第三中频输出信号相位差为90度。

所述第一双平衡混频器包括

第一变压器结构，包括第一绕组和第二绕组，其中所述第一绕组包括第一绕组第一端、第一绕组第二端和第一绕组中间端，第二绕组包括第二绕组第一端、第二绕组第二端和第二绕组中间端；

第二变压器结构，包括第三绕组和第四绕组，其中所述第三绕组包括第三绕组第一端、第三绕组第二端和第三绕组中间端，第四绕组包括第四绕组第一端、第四绕组第二端和第四绕组中间端；

第一管堆式二极管结构，包括首尾相接的第一至第四二极管；其中

第一绕组第一端为所述第一射频信号输入端；

第二绕组第一端连接第三二极管的正极和第四二极管的负极；

第二绕组第二端连接第二二极管的负极和第一二极管的正极；

第二绕组中间端为所述第一中频信号输出端；

第三绕组第一端为所述第一本振信号输入端；

第四绕组第一端连接第一二极管的负极和第四二极管的正极；

第四绕组第二端连接第二二极管的正极和第三二极管的负极；

第四绕组中间端为所述第二中频信号输出端；

还包括，

第一电容器，连接所述第一绕组中间端和第二绕组中间端；

第二电容器，连接所述第三绕组中间端和第四绕组中间端；

第三电容器，所述第一绕组第二端通过所述第三电容器接地；

第四电容器，所述第二绕组中间端通过所述第四电容器接地；

第五电容器，所述第三绕组第二端通过所述第五电容器接地；

第六电容器，所述第四绕组中间端通过所述第六电容器接地；

所述第二双平衡混频器包括

第三变压器结构，包括第五绕组和第六绕组，其中所述第五绕组包括第五绕组第一端、第五绕组第二端和第五绕组中间端，第六绕组包括第六绕组第一端、第六绕组第二端和第六绕组中间端；

第四变压器结构，包括第七绕组和第八绕组，其中所述第七绕组包括第七绕组第一端、第七绕组第二端和第七绕组中间端，第八绕组包括第八绕组第一端、第八绕组第二端和第八绕组中间端；

第二管堆式二极管结构，包括首尾相接的第五至第八二极管；

其中，

第五绕组第一端为所述第二射频信号输入端；

第六绕组第一端连接第七二极管的负极和第六二极管的正极；

第六绕组第二端连接第八二极管的正极和第五二极管的负极；

第六绕组中间端为所述第三中频信号输出端；

第七绕组第一端为所述第二本振信号输入端；

第八绕组第一端连接第五二极管的正极和第六二极管的负极；

第八绕组第二端连接第七二极管的正极和第八二极管的负极；

第八绕组中间端为所述第四中频信号输出端；

第八电容器，连接所述第七绕组中间端和第八绕组中间端；

第七电容器，连接所述第五绕组中间端和第六绕组中间端；

第九电容器，所述第五绕组第二端通过所述第九电容器接地；

第十电容器，所述第六绕组中间端通过所述第十电容器接地；

第十一电容器，所述第七绕组第二端通过所述第十一电容器接地；

第十二电容器，所述第八绕组中间端通过所述第十二电容器接地；

所述朗格耦合器由四根传输线交指耦合形成，其中传输线被弯折以节省电路面积。

本发明的有益效果如下：

本发明的正交混频器可在实现低变频损耗的基础上，实现四路等幅相位相差90度的中频信号输出，在一个可选示例中，能够进一步提高镜像抑制度以及本振射频信号隔离度。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出根据本发明一个实施例的正交混频器的示意图；

图2示出根据本发明一个实施例的正交混频器的内部模块示意图。

图3示出根据本发明的一个实施例的朗格耦合器示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，根据本发明一个实施例的正交混频器电路包括双平衡混频器、朗格耦合器和功分器。其中，所述功分器可输出两路等幅同相的射频信号；所述朗格耦合器可提供两路等幅正交的本振信号，如图中标识为“0”和“-90”的两个输出端输出的等幅正交本振信号，以驱动双平衡混频器；所述双平衡混频器包括单端转差分信号的变压器巴伦模块，堆叠式环形二极管模块，射频端口rf，本振端口lo，中频输出端口i和q。

如图2所示，模块1可包括第一本振变压器巴伦，第一射频端口变压器巴伦以及第一双平衡混频器。

优选的，所述第一双平衡混频器还包括第一电容器c1、第二电容器c2、第三电容器c3、第四电容器c4、第五电容器c5和第六电容器c6，二极管d1、d2、d3和d4。

具体地，第一本振变压器包括线圈l1和l2，其中l1的输入端口1接收本振信号lo1，其输入端口2连接电容器c1后接地，线圈l2的端口3与二极管d3的正极和二极管d4的负极连接，端口4连接二极管d2的负极和二极管d1的正极，l1中间端通过电容器c2与l2的中间端连接，l2的中间端为第一中频信号的输出端且在连接电容器c3之后接地；

第一射频变压器包括线圈l3和l4，端口5接收射频信号lo1，端口6连接电容c4后接地，端口7连接二极管d1的负极和二极管d4的正极，端口8连接二极管d3的负极和二极管d2的正极，线圈l3的中间端与l4的中间端通过电容器c5连接，l4的中间端为第二中频信号的输出端且连接电容器c6之后接地。

所述第二电容器c2和所述第五电容器c5优化了电路的镜像抑制，所述第一电容器c1和所述第三电容器c3的目的是为了调节所述第一本振变压器的幅度特性和相位特性，优化本振端口与其他端口的隔离度。所述第四电容器c4和所述第六电容器c6的目的是为了调节射频变压器的幅度特性和相位特性，优化射频端口与其他端口的隔离度。

本振信号lo1的幅度足够大，使得二极管d1，d2，d3，d4工作于开关状态，本振信号的频率vlo远大于射频信号的频率vrf，d1～d4的工作状态取决于vlo的正负半周，在vlo的正半周时，d1和d2导通，d3和d4截止，在vlo的负半周时，d3和d4导通，d1和d2截止。

混频电路在匹配的情况下，总电流中没有本振信号和射频信号，能够实现足够的镜像抑制度和边带抑制度，提供良好的本振射频信号隔离度。

如图2所示，模块2可包括第二本振变压器巴伦，第二射频端口变压器巴伦以及第一双平衡混频器，

优选的，还包括，第七电容器c7、第八电容器c8、第九电容器c9、第十电容器c10、第十一电容器c11和第十二电容器c12，二极管d5、d6、d7和d8。

具体的，所述第二本振变压器包括线圈l5和l6，其端口9接收本振信号lo2，其端口10连接电容器c7后接地，端口11连接二极管d7的负极和二极管d6的正极，端口12连接二极管d8的正极和二极管d5的负极，线圈l5的中间端与l6的中间端通过电容器c8连接，l6的中间端为第三中频信号的输出端且在连接电容器c9之后接地；

所述第二射频变压器的输入端口13接收射频信号rf2，其输入端口14连接电容器c10后接地，端口15连接二极管d5的正极和二极管d6的负极，端口16连接二极管d7的正极和二极管d8的负极，线圈l7的中间端与l8的中间端通过电容器c11连接，l8的中间端为第四中频信号的输出端且在连接电容器c12之后接地。

所述第八电容器c8和所述第十一电容器c11优化了电路的镜像抑制度，所述第七电容器c7和所述第九电容器c9的目的是为了调节所述第二本振变压器的幅度特性和相位特性，优化了本振端口与其他端口的隔离度；所述第十电容器c10和所述第十二电容器c12的目的是为了调节射频变压器的幅度特性和相位特性，优化了射频端口与其他端口的隔离度。

本振信号lo2的幅度足够大，使得二极管d5，d6，d7，d8工作于开关状态，本振信号的频率vlo远大于射频信号的频率vrf，d5～d8的工作状态取决于vlo的正负半周，在vlo的正半周时，d7和d8导通，d5和d6截止，在vlo的负半周时，d5和d6导通，d7和d8截止。

混频电路在匹配的情况下，总电流中没有本振信号和射频信号，能够实现足够的镜像抑制度和边带抑制度，提供良好的本振射频信号隔离度。

如图3所示，本实施例所用的朗格耦合器使用改进的交指耦合，对传输线进行了弯折，节省了电路面积，本发明用了相互连接的四根耦合线达到紧耦合的目的，使其实现3db的耦合比，有助于补偿偶模和奇模的相速不相等，增加了耦合器的工作频率带宽。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。