一种110GHz开关滤波混频组件及方法技术

本发明专利技术提出了一种110GHz开关滤波混频组件，输入的3Hz～110GHz射频信号经过开关双工复合电路实现分离传输，分离为3Hz～10MHz、10MHz～4GHz、4GHz～50GHz、50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz六路分别进行处理。本发明专利技术提出的110GHz开关滤波混频组件单次连接即可实现3Hz～110GHz信号频率、功率参数的精确测量，且具有结构简单、加工难度低、成本低的优点，解决了现有频谱测试方案测试效率低、频率功率参数测量准确性差的问题。

A 110GHz switching filter mixing component and method

【技术实现步骤摘要】
一种110GHz开关滤波混频组件及方法
本专利技术涉及测试
，特别涉及一种110GHz开关滤波混频组件，还涉及一种110GHz开关滤波混频方法。
技术介绍
随着毫米波雷达、制导、通信等系统的发展，对工作频率覆盖毫米频段的高性能宽带毫米波频谱分析仪提出了迫切的需求，主要用于各种微波毫米波通信设备和元器件研发生产过程中进行测试、评估。要求一台频谱分析仪能够覆盖的频率范围足够宽，在满足各种通信装备测试需求的情况下尽量减少测试仪器的数量，降低测试成本，缩短测试时间且方便维护。目前，由于技术条件的限制，无法实现50GHz以上频率的宽带预选滤波器，因此50GHz以上频率信号频谱测试需要先将信号频率下变频至易于处理的微波频段，并保留其幅度和频率特性。50GHz以上频率毫米波信号频谱特性测试现有解决方案是采用同轴频谱分析仪主机加毫米波扩频模块实现。毫米波扩频模块中的主要部件是毫米波谐波混频器，其主要功能是采用谐波混频方式实现50GHz以上信号的下变频。被测射频信号通过标准矩形波导输入毫米波扩频模块，与主机提供的本振信号进行谐波混频，混频产生的中频信号输入频谱分析仪主机进行处理。根据谐波混频的工作原理，被测射频信号的频率fRF(GHz)和功率PRF(dBm)分别由式1和式2给出：fRF＝N×fLO±fIF(1)PRF＝PIF+CL(2)其中，N为毫米波扩频模块中谐波混频器的谐波次数，fLO为频谱分析仪提供的本振信号频率，fIF为混频输出中频信号的频率；PIF为中频信号功率，CL为谐波混频器变频损耗。毫米波扩频模块输入端为标准矩形波导，由于波导具有低频截止特性，毫米波扩频模块工作频率只能覆盖一个波导频段，不能实现从低频至波导频段的完全频率覆盖。要实现低频至波导频段的频率扫描，只能采用带毫米波扩频模块和不带毫米波扩频模块两种方式进行多次连接测试实现，测试效率较低。且因为波导与同轴端口之间需要转接，使得测试较为复杂，同时引入了测量结果的不确定性。由式1中毫米波模块测量信号频率原理可知，由于没有预选滤波器，确定式1中“±”以准确测量被测信号频率将十分困难。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的不足，本专利技术提出了一种110GHz开关滤波混频组件，在较小体积的模块内实现3Hz～110GHz信号分段开关选通和下变频功能。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种110GHz开关滤波混频组件，采用混合集成工艺实现，全部电路制作在微带电路上，并安装在在具有同轴接头的腔体，输入的3Hz～110GHz射频信号经过开关双工复合电路实现分离传输，分离为3Hz～10MHz、10MHz～4GHz、4GHz～50GHz、50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz六路分别进行处理；两个输出端口分别输出3Hz～4GHz和4GHz～50GHz频率信号，50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz三路射频信号分别经带通滤波器后与本振信号混频产生中频信号，使得输出的中频信号频率fIF与射频信号频率fRF存在如下述公式3所示一一对应的关系，被测射频信号频率由该频段输出的中频信号频率fIF计算得到，由于本振信号频率fLO是已知的，则射频信号频率fRF由公式4给出且具有唯一性，被测射频信号的功率PRF由公式2计算得到，PRF＝PIF+CL(2)fIF＝fRF-fLO(3)fRF＝fIF+fLO(4)其中，PIF为中频信号功率，CL为谐波混频器变频损耗。可选地，所述开关双工复合电路包括耦合双工器、单刀双掷开关、单刀三掷开关、零频扩展电路；3Hz～110GHz射频信号经耦合双工器分离为3Hz～72GHz、72GHz～110GHz两路；低频的3Hz～10MHz信号经零频扩展电路处理后与单刀三掷开关选通的10MHz～4GHz信号合路输出3Hz～4GHz信号；10MHz～72GHz经单刀三掷开关选通为10MHz～4GHz、4GH～50GHz、50GHz～72GHz三路，其中10MHz～4GHz信号与经零频扩展电路处理后的3Hz～10MHz低频信号合路输出3Hz～4GHz信号；50GHz～72GHz信号输入第一滤波混频电路与第一本振信号混频，产生的中频信号经单刀四掷开关选通输出；72GHz～110GHz信号经单刀双掷开关选通为72GHz～86GHz、86GHz～110GHz两路；72GHz～86GHz信号输入第二滤波混频电路与第二本振信号混频，产生的中频信号经单刀四掷开关选通输出；86GHz～110GHz信号输入第三滤波混频电路与第三本振信号混频，产生的中频信号经单刀四掷开关选通输出；4GHz～50GHz信号与三个滤波混频电路产生的中频信号经单刀四掷开关选通输出组件。可选地，使用同轴接头作为射频信号输入接口。本专利技术还提出了一种110GHz开关滤波混频方法，采用混合集成工艺实现，全部电路制作在微带电路上，并安装在在具有同轴接头的腔体，将输入的3Hz～110GHz射频信号经过开关双工复合电路实现分离传输，分离为3Hz～10MHz、10MHz～4GHz、4GHz～50GHz、50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz六路分别进行处理；两个输出端口分别输出3Hz～4GHz和4GHz～50GHz频率信号，50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz三路射频信号分别经带通滤波器后与本振信号混频产生中频信号，使得输出的中频信号频率fIF与射频信号频率fRF存在如下述公式3所示一一对应的关系，被测射频信号频率由该频段输出的中频信号频率fIF计算得到，由于本振信号频率fLO是已知的，则射频信号频率fRF由公式4给出且具有唯一性；被测射频信号的功率PRF由公式2计算得到，PRF＝PIF+CL(2)fIF＝fRF-fLO(3)fRF＝fIF+fLO(4)其中，PIF为中频信号功率，CL为谐波混频器变频损耗。可选地，所述开关双工复合电路包括耦合双工器、单刀双掷开关、单刀三掷开关、零频扩展电路；3Hz～110GHz射频信号经耦合双工器分离为3Hz～72GHz、72GHz～110GHz两路；低频的3Hz～10MHz信号经零频扩展电路处理后与单刀三掷开关选通的10MHz～4GHz信号合路输出3Hz～4GHz信号；10MHz～72GHz经单刀三掷开关选通为10MHz～4GHz、4GH～50GHz、50GHz～72GHz三路，其中10MHz～4GHz信号与经零频扩展电路处理后的3Hz～10MHz低频信号合路输出3Hz～4GHz信号；50GHz～72GHz信号输入第一滤波混频电路与第一本振信号混频，产生的中频信号经单刀四掷开关选通输出；72GHz～110GHz信号经单刀双掷开关选通为72GHz～86GHz、86GHz～110GHz两路；72GHz～86GHz信号输入第二滤波混频电路与第二本振信号混频，产生的中频信号经单刀四掷开关选通输出；86GHz～110GHz信号输入第三滤波混频电路与第三本振信号混频，产生的中频信号经单刀四掷开关选通输出；4GHz～50GHz信号与三个滤波混频电路产生的中频信号经单刀四掷开关选通输出组件。可选地，使用同轴接头作为射频信号输入接口。本专利技术的有益效果是：(1)、工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种110GHz开关滤波混频组件，其特征在于，采用混合集成工艺实现，全部电路制作在微带电路上，并安装在在具有同轴接头的腔体，输入的3Hz～110GHz射频信号经过开关双工复合电路实现分离传输，分离为3Hz～10MHz、10MHz～4GHz、4GHz～50GHz、50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz六路分别进行处理；两个输出端口分别输出3Hz～4GHz和4GHz～50GHz频率信号，50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz三路射频信号分别经带通滤波器后与本振信号混频产生中频信号，使得输出的中频信号频率fIF与射频信号频率fRF存在如下述公式3所示一一对应的关系，被测射频信号频率由该频段输出的中频信号频率fIF计算得到，由于本振信号频率fLO是已知的，则射频信号频率fRF由公式4给出且具有唯一性，被测射频信号的功率PRF由公式2计算得到，PRF＝PIF+CL  (2)fIF＝fRF‑fLO  (3)fRF＝fIF+fLO  (4)其中，PIF为中频信号功率，CL为谐波混频器变频损耗。

【技术特征摘要】
1.一种110GHz开关滤波混频组件，其特征在于，采用混合集成工艺实现，全部电路制作在微带电路上，并安装在在具有同轴接头的腔体，输入的3Hz～110GHz射频信号经过开关双工复合电路实现分离传输，分离为3Hz～10MHz、10MHz～4GHz、4GHz～50GHz、50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz六路分别进行处理；两个输出端口分别输出3Hz～4GHz和4GHz～50GHz频率信号，50GHz～72GHz、72GHz～86GHz、86GHz～110GHz三路射频信号分别经带通滤波器后与本振信号混频产生中频信号，使得输出的中频信号频率fIF与射频信号频率fRF存在如下述公式3所示一一对应的关系，被测射频信号频率由该频段输出的中频信号频率fIF计算得到，由于本振信号频率fLO是已知的，则射频信号频率fRF由公式4给出且具有唯一性，被测射频信号的功率PRF由公式2计算得到，PRF＝PIF+CL(2)fIF＝fRF-fLO(3)fRF＝fIF+fLO(4)其中，PIF为中频信号功率，CL为谐波混频器变频损耗。2.如权利要求1所述的一种110GHz开关滤波混频组件，其特征在于，所述开关双工复合电路包括耦合双工器、单刀双掷开关、单刀三掷开关、零频扩展电路；3Hz～110GHz射频信号经耦合双工器分离为3Hz～72GHz、72GHz～110GHz两路；低频的3Hz～10MHz信号经零频扩展电路处理后与单刀三掷开关选通的10MHz～4GHz信号合路输出3Hz～4GHz信号；10MHz～72GHz经单刀三掷开关选通为10MHz～4GHz、4GH～50GHz、50GHz～72GHz三路，其中10MHz～4GHz信号与经零频扩展电路处理后的3Hz～10MHz低频信号合路输出3Hz～4GHz信号；50GHz～72GHz信号输入第一滤波混频电路与第一本振信号混频，产生的中频信号经单刀四掷开关选通输出；72GHz～110GHz信号经单刀双掷开关选通为72GHz～86GHz、86GHz～110GHz两路；72GHz～86GHz信号输入第二滤波混频电路与第二本振信号混频，产生的中频信号经单刀四掷开关选通输出；86GHz～110GHz信号输入第三滤波混频电路与第三本振信号混频，产生的中频信号经单刀四掷开关选通输出；4GHz～50GHz信号与三个滤波混频电路产生的中频信号经单刀四掷开关选通输出组件。3.如权利要求1所述的一种110GHz开关滤波混频组件，其特征在于，使用同轴接头作为射频信号输入接口。...

【专利技术属性】
技术研发人员：代秀，张枢，朱伟峰，韦柳泰，徐从玉，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37