一种短波宽带双平衡混频器制造技术

本发明专利技术公开了一种短波宽带双平衡混频器，包括RF宽带阻抗变换器、RF宽带巴伦、LO阻抗变换器、LO宽带巴伦、IF宽带阻抗变换器、IF宽带巴伦、RF/IF宽带巴伦、开关混频级电路。其中宽带阻抗变换器采用双线传输线变压器实现，宽带巴伦采用三线传输线变压器实现，开关混频级电路由八个NMOS管组成。本结构利用阻抗变换器进行宽带匹配，利用巴伦进行输入输出信号非平衡-平衡转换，利用场效应管的开关特性实现无源混频。本发明专利技术的混频器在不增加现有混频器损耗和功耗的前提下，利用改进的平衡结构提高混频器的线性性能。

【技术实现步骤摘要】
一种短波宽带双平衡混频器
本专利技术属于无线通信的混频器领域，具体涉及一种短波宽带双平衡混频器。
技术介绍
短波(1.5～30MHz)以其特有的灵活性、方向性、可靠性、抗毁性强、传输距离远、损耗小等特点，在广播、导航和军事领域中得以广泛应用。图1为一典型超外差接收机的原理框图，其作用是可将天线接收到的射频信号转换为中频信号，供后端AD进行采样及数字信号处理。接收机包括射频滤波器、低噪声放大器、混频器、中频滤波器、中频放大器。随着电磁环境越来越复杂，短波频段频谱资源紧张，信道间干扰更加严重，为避免对虚假信号的响应，对接收机的线性提出了更高的要求。由于中频链路通常采用反馈或基于运放的结构构建，且中频滤波器可以滤除带外信号，因此射频链路限制了系统整体线性。根据线性级联公式，位于射频链路末端的混频器决定了射频链路的线性。因此混频器作为接收机核心器件之一，其线性性能直接影响接收机系统性能。混频器根据有无直流电的特性可分为有源混频器和无源混频器，无源混频器因其无直流电流过混频器元件，其闪烁噪声远小于有源混频器，且无源混频器较有源混频器有更好的线性性能而得以广泛应用。无源混频器根据组成元件可分为二极管无源混频器和场效应管无源混频器。场效应管是一种压控型多数载流子导电的器件，没有少数载流子存储效应，因此非常适合高速工作的要求。场效应管输入电压信号的线性动态范围大、噪声系数低，更适合于高线性度的电路设计。场效应管混频器一般采用单平衡结构和双平衡结构，单平衡结构混频器设计相对简单，但存在LO到IF的馈通，且其混频失真较大，因此双平衡混频器以其特有的线性优势和高隔离度具有很高的研究和应用价值。现有双平衡混频器，采用四个MOS管对接结构，此种混频器利用较大幅度的本振信号驱动场效应晶体管，使其在本振信号的正负半周分别导通，但四管结构的双平衡混频器只能排除三阶交调信号的干扰，对混频器的二阶交调并无贡献，因此为保证接收机整体性能，通常在混频器前端增加滤波器组，通过对带外信号的抑制来提高二阶。由于前端滤波器组的增加，根据噪声级联公式，滤波器组所引入的噪声系数会使接收机的噪声系数直接增大，且滤波器组占有较大体积，对接收机小型化、模块化的设计目标带来一定限制。因此，同时具有良好二阶和三阶交调线性度的混频器成为高线性接收系统的迫切需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服了混频器的二阶和三阶非线性干扰，解决了现有混频器线性不足的技术状态。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种短波宽带双平衡混频器，包括：RF宽带阻抗变换器、RF宽带巴伦、LO宽带阻抗变换器、LO宽带巴伦、IF宽带阻抗变换器、IF宽带巴伦、RF/IF宽带巴伦、开关混频级电路；RF宽带阻抗变换器(TRF)用于RF接收信号阻抗变换；RF宽带巴伦(BRF)用于RF接收信号非平衡-平衡转换；LO宽带阻抗变换器(TLO)用于LO接收信号阻抗变换；LO宽带巴伦用于LO接收信号非平衡-平衡转换；IF宽带阻抗变换器(TIF)用于IF输出信号阻抗变换；IF宽带巴伦(BIF)用于IF接收信号非平衡-平衡转换；RF/IF宽带巴伦用于RF/IF接收信号非平衡-平衡转换；开关混频级电路用于对RF、LO信号做出响应，产生IF信号。射频RF信号经RF宽带阻抗变换器(TRF)完成阻抗变换后进入RF宽带巴伦(BRF)，再经RF/IF宽带巴伦注入开关混频级电路，本振LO信号经LO宽带阻抗变换器(TLO)完成阻抗变换后进入LO宽带巴伦，再注入开关混频级电路，开关混频级电路用于对RF、LO信号做出响应，产生IF信号，产生的中频IF信号经RF/IF宽带巴伦后进入IF宽带巴伦(BIF)，再经过IF宽带阻抗变换器(TIF)进行阻抗变换，输出IF信号，完成混频功能。RF宽带阻抗变换器(TRF)、LO宽带阻抗变换器(TLO)、IF宽带阻抗变换器(TIF)为实现三端口的阻抗匹配，减少系统阻抗失配所引入的损耗，三阻抗变换器均采用双线传输线变压器形式实现。RF宽带巴伦(BRF)、IF宽带巴伦(BIF)实现RF和LO端口信号非平衡-平衡转换，对信号进行相位分配。均采用三线传输线变压器形式实现。LO宽带巴伦包含三个巴伦元件，分别为第一LO宽带巴伦(BLO1)、第二LO宽带巴伦(BLO2)、第三LO宽带巴伦(BLO3)，均采用三线传输线变压器实现，目的是将输入的单端非平衡LO信号转换为四端平衡LO信号。RF/IF宽带巴伦包含六个巴伦元件，分别为第一RF/IF宽带巴伦(BRI1)、第二RF/IF宽带巴伦(BRI2)、第三RF/IF宽带巴伦(BRI3)、第四RF/IF宽带巴伦(BRI4)、第五RF/IF宽带巴伦(BRI5)、第六RF/IF宽带巴伦(BRI6)，均为三线传输线变压器，目的是将输入的两端平衡RF信号转换为八端平衡RF信号，将输出的八端平衡IF信号转换为两端平衡IF信号。开关混频级电路包含八个NMOS场效应管，分别为第一NMOS管(M1)、第二NMOS管(M2)、第三NMOS管(M3)、第四NMOS管(M4)、第五NMOS管(M5)、第六NMOS管(M6)、第七NMOS管(M7)、第八NMOS管(M8)。M1栅极和M2栅极相接，M1源极和M2漏极相接，M1漏极和M2源极相接；M3栅极和M4栅极相接，M3源极和M4漏极相接，M3漏极和M4源极相接；M5栅极和M6栅极相接，M5源极和M6漏极相接，M5漏极和M6源极相接；M7栅极和M8栅极相接，M7栅极和M8漏极相接，M7漏极和M8源极相接。LO信号经LO宽带巴伦后所得的四端平衡信号分别接入M1和M2共栅极、M3和M4共栅极、M5和M6共栅极、M7和M8共栅极。RF和IF信号经RF/IF宽带巴伦后所得的八端平衡信号分别接入M1和M2源漏极、M1和M2漏源极、M3和M4源漏极、M3和M4漏源极、M5和M6源漏极、M5和M6漏源极、M7和M8源漏极、M7和M8漏源极。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：本专利技术所提出的短波宽带双平衡混频器，利用改进的平衡结构，合理利用信号相位和幅度抵消，有效地提高了混频器的二阶三阶线性度。附图说明图1是超外差接收机原理结构示意图；图2是本专利技术原理结构框图；图3本专利技术RF宽带阻抗变换器装配和等效示意图；图4是本专利技术RF宽带巴伦装配和等效示意图；图5是LO宽带阻抗变换器和IF宽带阻抗变换器装配和等效示意图；图6是本专利技术LO宽带巴伦和RF/IF宽带巴伦元件装配和等效示意图；图7是本专利技术短波宽带双平衡混频器电路结构图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。图2示出了本专利技术混频器的原理结构框图，分为RF宽带阻抗变换器、RF宽带巴伦、LO宽带阻抗变换器、LO宽带巴伦、IF宽带阻抗变换器、IF宽带巴伦、RF/IF宽带巴伦、开关混频级电路八个部分。射频宽带器件不同于集中参数元件和微波技术中的分布参数技术，其跨越的倍频程较大，而又由于尺寸的限制，传输线变压器以其小体积、宽频带、能承受较大直流电流等特点在短波通信中得以良好的应用。传输线变压器是利用磁芯和双绞线制作而成。射频常用的磁芯材料分为锰锌铁氧体和镍锌铁氧体，锰锌材料具有高磁导率，而镍锌铁氧体具有低磁导率。镍锌铁氧体具有较高的电阻率，因此，频率较低的射频频段所使用的磁芯采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种短波宽带双平衡混频器，其特征在于包括：RF宽带阻抗变换器(TRF)、RF宽带巴伦（BRF）、LO宽带阻抗变换器（TLO）、LO宽带巴伦、IF宽带阻抗变换器（TIF）、IF宽带巴伦（BIF）、RF/IF宽带巴伦、开关混频级电路；RF宽带阻抗变换器(TRF)用于RF接收信号阻抗变换； RF宽带巴伦（BRF）用于RF接收信号非平衡‑平衡转换； LO宽带阻抗变换器（TLO）用于LO接收信号阻抗变换；LO宽带巴伦用于LO接收信号非平衡‑平衡转换； IF宽带阻抗变换器（TIF）用于IF输出信号阻抗变换； IF宽带巴伦（BIF）用于IF接收信号非平衡‑平衡转换；RF/IF宽带巴伦用于RF/IF接收信号非平衡‑平衡转换；开关混频级电路用于对RF、LO信号做出响应，产生IF信号。

【技术特征摘要】
1.一种短波宽带双平衡混频器，其特征在于包括：RF宽带阻抗变换器(TRF)、RF宽带巴伦（BRF）、LO宽带阻抗变换器（TLO）、LO宽带巴伦、IF宽带阻抗变换器（TIF）、IF宽带巴伦（BIF）、RF/IF宽带巴伦、开关混频级电路；RF宽带阻抗变换器(TRF)用于RF接收信号阻抗变换；RF宽带巴伦（BRF）用于RF接收信号非平衡-平衡转换；LO宽带阻抗变换器（TLO）用于LO接收信号阻抗变换；LO宽带巴伦用于LO接收信号非平衡-平衡转换；IF宽带阻抗变换器（TIF）用于IF输出信号阻抗变换；IF宽带巴伦（BIF）用于IF接收信号非平衡-平衡转换；RF/IF宽带巴伦用于RF/IF接收信号非平衡-平衡转换；开关混频级电路用于对RF、LO信号做出响应，产生IF信号；射频RF信号经RF宽带阻抗变换器(TRF)完成阻抗变换后进入RF宽带巴伦（BRF），再经RF/IF宽带巴伦注入开关混频级电路，本振LO信号经LO宽带阻抗变换器（TLO）完成阻抗变换后进入LO宽带巴伦，再注入开关混频级电路，开关混频级电路用于对RF、LO信号做出响应，产生IF信号，产生的中频IF信号经RF/IF宽带巴伦后进入IF宽带巴伦（BIF），再经过IF宽带阻抗变换器（TIF）进行阻抗变换，输出IF信号，完成混频功能。2.根据权利要求1所述的一种短波宽带双平衡混频器，其特征在于：LO宽带巴伦包含第一LO宽带巴伦（BLO1）、第二LO宽带巴伦（BLO2）、第三LO宽带巴伦（BLO3），均采用三线传输线变压器，用于将输入的单端非平衡LO信号转换为四端平衡LO信号。3.根据权利要求1所述的一种短波宽带双平衡混频器，其特征在于：RF/IF宽带巴伦包含第一RF/IF宽带巴伦（BRI1）、第二RF/IF宽带巴伦（BRI2）、第三RF/IF宽带巴伦（BRI3）、第四RF/IF宽带巴伦（BRI4）、第五RF/IF宽带巴伦（BRI5）、第六RF/IF宽带巴伦（BRI6），均为三线传输线变压器，用于将输入的两端平衡RF信号转换为八端平衡RF信号，将输出的八端平衡IF信号转换为两端平衡IF信号。4.根据权利要求1所述的一种短波宽带双平衡混频器，其特征在于：开关混频级电路的NMOS管堆包含八个NMOS场效应管，分别为第一NMOS管（M1）、第二NMOS管（M2）、第三NMOS管（M3）、第四NMOS管（M4）、第五NMOS管（M5）、第六NMOS管（M6）、第七NMOS管（M7）、第八NMOS管（M8）；所述第一NMOS管（M1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：应弘君，石玉，钟慧，杨清福，舒安刚，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51