一种宽带射频取样混频器及混频方法技术

本发明专利技术提出了一种宽带射频取样混频器，脉冲发生器产生开关脉冲信号，该开关脉冲信号首先通过微带线‑槽线转换巴伦，把开关脉冲信号分为大小相等、相位相差180度的两个脉冲信号，然后把两个脉冲信号加载在取样门管电路，取样门管电路由放在共面波导上的一个肖特基取样二极管对组成，脉冲信号相当于控制取样二极管对的开关，只要脉冲幅度大于取样二极管的导通电压，取样二极管对导通，开通取样门管电路，对输入的射频信号取样；取样后的信号由后级的中频放大电路进行放大，然后输出至数字电路部分进行处理。本发明专利技术具有一致性好、集成度高、成本低、可靠性高、易于与其他射频及控制电路集成到一块印制板上等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带射频取样混频器及混频方法
本专利技术涉及微波领域，特别涉及一种宽带射频取样混频器，还涉及一种宽带射频取样混频方法。
技术介绍
宽带取样混频器，将微波信号变成较低频率的中频信号，同时保持微波信号的幅度信息和相位信息不丢失，因而在低本振的变频系统中获得了广泛的应用。宽带取样技术在矢量网络分析仪、超宽带通信接收机、取样示波器、微波计数器、锁相环器件等各种系统中都是非常重要的技术。现有的宽带取样混频器采用微波混合集成的方法，在腔体中通过微带片，金线金网将裸芯片、薄膜电阻等连接到一起，形成宽带取样混频器模块，然后通过穿心电容外接电源控制取样器的工作，输入输出信号通过接头与外界实现信号交流。上述现有的宽带取样混频器具有一致性差、结构复杂、成本高、可靠性低等缺点，且不利于和其他部分电路集成到一起。传统的宽带取样器一般在混合集成电路中实现，需要用到微带电路和裸芯片等，具有结构复杂、成本高、可靠性低等缺点，且不利于和其他部分电路集成到一起。
技术实现思路
为解决现有技术中的不足，本专利技术提出了一种宽带射频取样混频器及混频方法，在印制板上通过一定的结构来实现宽带取样混频电路，以克服现有的宽带取样混频器的缺陷，相对于传统的混合集成电路，本专利技术具有一致性好、集成度高、成本低、可靠性高、易于与其他射频及控制电路集成到一块印制板上等优点。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种宽带射频取样混频器，包括：产生脉冲信号的脉冲发生器、传输脉冲信号的微带线-槽线转换巴伦和肖特基二极管取样门管电路；脉冲发生器产生开关脉冲信号，该开关脉冲信号首先通过微带线-槽线转换巴伦，把开关脉冲信号分为大小相等、相位相差180度的两个脉冲信号，然后把两个脉冲信号加载在取样门管电路，取样门管电路由放在共面波导上的一个肖特基取样二极管对组成，脉冲信号相当于控制取样二极管对的开关，只要脉冲幅度大于取样二极管的导通电压，取样二极管对导通，开通取样门管电路，对输入的射频信号取样；取样后的信号由后级的中频放大电路进行放大，然后输出至数字电路部分进行处理。可选地，所述脉冲发生器包括：射频变压器、推动电感、RC滤波电路、高阻传输线和阶跃恢复二极管；将输入的本振信号经过射频变压器进行阻抗变换，再经电感推动，经过RC滤波电路和高阻线加到阶跃恢复二极管上，高阻线相当于电感，阻止高频分量返回到本振输入端；阶跃恢复二极管产生谐波分量，谐波频率覆盖2MHz-6GHz。可选地，所述取样门管电路中，射频信号从射频输入端进入共面波导，电场方向指向两边的地，分别加到取样二极管上，取样二极管电压等幅同相；脉冲发生器产生的开关脉冲信号从微带线耦合到槽线中，向开路线端传输的信号经开路线反射后，反射信号具有180°相移，正好与向取样二极管方向传输的信号同相相加，合成后向取样二极管传输，在两个二极管上产生等幅反相电压；微带线-槽线转换巴伦将脉冲发生器产生的非平衡取样脉冲转换成一对等幅、反相的平衡脉冲，平衡脉冲沿槽线传输，最后加到取样二级管上。可选地，在所述取样二极管处，脉冲信号为控制二极管开关的采样信号，射频信号只在二极管开关导通的时候才经过取样二极管到达采样桥电路输出，利用脉冲信号完成对射频信号的采样过程。可选地，在所述槽线上传输的信号以奇模形式传输，加在共面波导上的微波信号以偶模形式传输，这两种模式相互隔离。本专利技术还提出了一种宽带射频取样混频方法，通过脉冲发生器产生开关脉冲信号，该开关脉冲信号首先通过微带线-槽线转换巴伦，把开关脉冲信号分为大小相等、相位相差180度的两个脉冲信号，然后把两个脉冲信号加载在取样门管电路，取样门管电路由放在共面波导上的一个肖特基取样二极管对组成，脉冲信号相当于控制取样二极管对的开关，只要脉冲幅度大于取样二极管的导通电压，取样二极管对导通，开通取样门管电路，对输入的射频信号取样；取样后的信号由后级的中频放大电路进行放大，然后输出至数字电路部分进行处理。可选地，所述脉冲发生器包括：射频变压器、推动电感、RC滤波电路、高阻传输线和阶跃恢复二极管；将输入的本振信号经过射频变压器进行阻抗变换，再经电感推动，经过RC滤波电路和高阻线加到阶跃恢复二极管上，高阻线相当于电感，阻止高频分量返回到本振输入端；阶跃恢复二极管产生谐波分量，谐波频率覆盖2MHz-6GHz。可选地，所述取样门管电路中，射频信号从射频输入端进入共面波导，电场方向指向两边的地，分别加到取样二极管上，取样二极管电压等幅同相；脉冲发生器产生的开关脉冲信号从微带线耦合到槽线中，向开路线端传输的信号经开路线反射后，反射信号具有180°相移，正好与向取样二极管方向传输的信号同相相加，合成后向取样二极管传输，在两个二极管上产生等幅反相电压；微带线-槽线转换巴伦将脉冲发生器产生的非平衡取样脉冲转换成一对等幅、反相的平衡脉冲，平衡脉冲沿槽线传输，最后加到取样二级管上。可选地，在所述取样二极管处，脉冲信号为控制二极管开关的采样信号，射频信号只在二极管开关导通的时候才经过取样二极管到达采样桥电路输出，利用脉冲信号完成对射频信号的采样过程。可选地，在所述槽线上传输的信号以奇模形式传输，加在共面波导上的微波信号以偶模形式传输，这两种模式相互隔离。本专利技术的有益效果是：(1)脉冲发生器能产生幅度更高、相位噪声更好的脉冲波形；(2)微带槽线巴伦插入损耗更小，带宽更宽，能减少微波脉冲信号的反射，更利于传输；(3)取样混频产生的中频信号幅度高，信号纯净度好，更易于后面的电路处理；(4)整体电路可以集成在一块印制板上，体积小，成本低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种宽带射频取样混频器的原理框图；图2为本专利技术的脉冲发生器的电路图；图3为本专利技术的取样门管电路的电路结构图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。现有的宽带取样混频器采用微波混合集成的方法，在腔体中通过微带片，金线金网将裸芯片、薄膜电阻等连接到一起，形成宽带取样混频器模块，然后通过穿心电容外接电源控制取样器的工作，输入输出信号通过接头与外界实现信号交流，具有一致性差、结构复杂、成本高、可靠性低等缺点，且不利于和其他部分电路集成到一起。本专利技术在印制板上通过一定的结构来实现宽带取样混频电路，以克服现有的宽带取样混频器的缺陷，相对于传统的混合集成电路，本专利技术的电路具有一致性好、集成度高、成本低、可靠性高、易于与其他射频及控制电路集成到一块印制板上等优点。如图1所示，本专利技术的取样混频器包括：产生脉冲信号的脉冲发生器，传输脉冲信号的微带线-槽线转换巴伦和肖特基二极管取样门管电路。脉冲发生器产生极窄开关脉冲信号，该极窄开关脉冲信号含有丰富谐波，因此，该极窄开关脉冲信号首先通过微带线-槽线转换巴伦，把开关脉冲信号分为大小相等、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带射频取样混频器，其特征在于，包括：产生脉冲信号的脉冲发生器、传输脉冲信号的微带线‑槽线转换巴伦和肖特基二极管取样门管电路；脉冲发生器产生开关脉冲信号，该开关脉冲信号首先通过微带线‑槽线转换巴伦，把开关脉冲信号分为大小相等、相位相差180度的两个脉冲信号，然后把两个脉冲信号加载在取样门管电路，取样门管电路由放在共面波导上的一个肖特基取样二极管对组成，脉冲信号相当于控制取样二极管对的开关，只要脉冲幅度大于取样二极管的导通电压，取样二极管对导通，开通取样门管电路，对输入的射频信号取样；取样后的信号由后级的中频放大电路进行放大，然后输出至数字电路部分进行处理。

【技术特征摘要】
1.一种宽带射频取样混频器，其特征在于，包括：产生脉冲信号的脉冲发生器、传输脉冲信号的微带线-槽线转换巴伦和肖特基二极管取样门管电路；脉冲发生器产生开关脉冲信号，该开关脉冲信号首先通过微带线-槽线转换巴伦，把开关脉冲信号分为大小相等、相位相差180度的两个脉冲信号，然后把两个脉冲信号加载在取样门管电路，取样门管电路由放在共面波导上的一个肖特基取样二极管对组成，脉冲信号相当于控制取样二极管对的开关，只要脉冲幅度大于取样二极管的导通电压，取样二极管对导通，开通取样门管电路，对输入的射频信号取样；取样后的信号由后级的中频放大电路进行放大，然后输出至数字电路部分进行处理。2.如权利要求1所述的一种宽带射频取样混频器，其特征在于，所述脉冲发生器包括：射频变压器、推动电感、RC滤波电路、高阻传输线和阶跃恢复二极管；将输入的本振信号经过射频变压器进行阻抗变换，再经电感推动，经过RC滤波电路和高阻线加到阶跃恢复二极管上，高阻线相当于电感，阻止高频分量返回到本振输入端；阶跃恢复二极管产生谐波分量，谐波频率覆盖2MHz-6GHz。3.如权利要求1所述的一种宽带射频取样混频器，其特征在于，所述取样门管电路中，射频信号从射频输入端进入共面波导，电场方向指向两边的地，分别加到取样二极管上，取样二极管电压等幅同相；脉冲发生器产生的开关脉冲信号从微带线耦合到槽线中，向开路线端传输的信号经开路线反射后，反射信号具有180°相移，正好与向取样二极管方向传输的信号同相相加，合成后向取样二极管传输，在两个二极管上产生等幅反相电压；微带线-槽线转换巴伦将脉冲发生器产生的非平衡取样脉冲转换成一对等幅、反相的平衡脉冲，平衡脉冲沿槽线传输，最后加到取样二级管上。4.如权利要求1所述的一种宽带射频取样混频器，其特征在于，在所述取样二极管处，脉冲信号为控制二极管开关的采样信号，射频信号只在二极管开关导通的时候才经过取样二极管到达采样桥电路输出，利用脉冲信号完成对射频信号的采样过程。5.如权利要求3所述的一种宽带射频取样混频器，其特征在于，在所述槽线上传输的信号以奇模形式传输，加在共面波导上的微波...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚廷明，许延峰，段喜东，孙国泉，殷军，杨彪，张治海，
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