第五讲_微波混频器电路.pptVIP

　3.4　微波混频器电路　　微波混频器的基本电路包括单端混频器、平衡混频器和双平衡混频器，在这些基本混频器电路的基础上增加镜像信号处理技术就可构成镜像回收混频器，包括滤波器式镜像回收混频器和平衡式镜像回收混频器。　为了保证有效地进行混频，微波混频器的基本电路都应满足以下几项主要原则：① 信号功率和本振功率应能同时加到二极管上，二极管要有直流通路和中频输出回路；② 二极管和信号回路应尽可能做到匹配，以便获得较大的信号功率；③ 本机振荡器与混频器之间的耦合应能调节，以便选择合适的工作状态；④ 中频输出端应能滤掉高频信号，以防止渗入中频放大器。 3.4.1　单端混频器　　1. 基本电路　　单端混频器是一种最简单的混频器，前节的分析实际上就是以单端混频器为例进行的，其工作原理和性能已经详细讨论，这里主要关注其电路结构。图3-20给出了微带型单端混频器的电路结构，它由耦合微带线定向耦合器、1/4波长阻抗变换器、阻性混频二极管(通常采用梁式引线肖特基势垒二极管)、中频和直流通路及高频旁路等部分组成。信号从电路左边送入，经定向耦合器和阻抗变换器加到混频二极管上，本振功率从定向耦合器的另一端口输入也加到二极管上。 1—定向耦合器；2—阻抗变换器；3—相移线段；4—阻性混频二极管; 5—高频旁路；6—半环电感及缝隙电容；7—中频和直流通路；8—匹配负载 图 3-20　微带型微波单端混频器的电路结构 　　(1) 定向耦合器除保证信号和本振功率有效加在二极管上之外，还可以保证信号端口和本振端口之间有适当的耦合度。其耦合度不宜取得过大和过小，耦合过松，会使完成正常混频要求的本振功率过大；耦合过紧，则由于定向耦合器的端口③接有匹配负载，信号功率传到定向耦合器的端口③后被负载吸收过多， 导致信号功率损耗加大。一般耦合度取为10 dB。 　　(2) 在定向耦合器与混频二极管之间接有λSg/4(λSg为信号频率对应的微带导内波长)阻抗变换器及相移线段。相移线段的作用是抵消二极管输入阻抗中的电抗成分，再经过λSg／4阻抗变换器完成定向耦合器的端口②与混频二极管之间的阻抗匹配，使信号和本振最有效地加到二极管上。 　　(3) 在二极管的右边接有低通滤波器，由λSg／4终端开路线、半环电感和缝隙电容组成。它的作用是滤除信号和本振及其各次谐波等高频信号，λSg／4终端开路线对高频信号呈现短路输入阻抗，高频信号将从这里短路接到地板上而不会从中频端口输出，但这一开路线对中频信号则呈现较大容抗而近似不影响中频传输。为了对偏离中心频率fS的其他高频信号也提供低阻抗，λSg／4开路线采用低阻线(阻抗为5～10 Ω)，即微带线很宽。中频引出线上的半环电感和缝隙电容组成谐振于本振频率的并联谐振回路，以进一步加强对本振的抑制，阻止它进入中频回路，但这一并联谐振回路对中频则近似短路，中频可以顺利通过。 　　(4) 为能构成中频电流流动的通路，在二极管输入端还接有中频通路。为了减小本振功率并改善混频器的噪声性能，可以给二极管适当加一个较小的正向偏压，但从简化电路出发，往往工作于零偏，这时仍要保证为混频电流中的直流成分提供通路。图3-20所示的直流通路就是由中频接地线兼做的。它是长度为λSg／4奇数倍的终端短路微带线，为主传输通道提供近似开路阻抗，同时它设计成线条很窄的高阻线，目的都是使它对信号和本振的传输没有影响。 　　电路中设计微带线长度时都是以信号频率对应的微带导内波长为基准的，一方面是由于信号频率和本振频率很接近，按信号波长设计对本振传输带来的影响不大； 另一方面是由于信号功率比较弱，电路设计务必要保证信号的损失最小，因此只能牺牲部分本振功率。  单端混频器电路以微带形式光刻在介质基片上，为平面电路，其结构简单，制造容易，体积小，质量轻，但性能较差，实际应用不多。然而这种单端混频器也是其他各种混频器的基础，其基本结构及其设计思想对于其他混频器都具有参考意义。 　　2. 滤波器型电抗镜像终端单端混频器 要降低混频器的变频损耗和噪声系数，除了必须对各高次闲频提供短路终端外，还需对镜像频率提供短路和开路终端。在电路设计中所采取的措施是在信号输入端的适当位置加入镜像抑制滤波器，把镜像功率反射回二极管后再次参加混频，得到附加的中频输出。图3-21和图3-22分别给出了镜像短路和镜像开路的单端混频器微带电路。 1—定向耦合器；2—阻抗变换器；3—相移线段；4—混频二极管； 5—高频旁路;6—半环电感及缝隙电路；7—中频及直流通路； 8—匹配负载；9—镜像抑制滤波器 图 3-21　镜像短路单端混频器微带电路 1—定向耦合器；2—阻抗变换器；3—相移线段；4—混频二极管； 5—高频电路;6—半环电感及缝隙电容；7—