提供一种用于多普勒雷达应用的混频器结构及多普勒雷达传感器，具有：用于来自电子振荡器（32）的输出信号的振荡器输入端口（LO）、用于来自接收装置（34）的输出信号的射频输入端口（RF）、用于产生于混频器结构（210）的总输出中频信号的输出端口（IF；IFI，IFQ）、以及两个带有二极管（18a，18b）的混频器支路（12a，12b）。混频器支路（12a，12b）连接到振荡器输入端口（LO）和射频输入端口（RF），使得中频信号（IF1，IF2）被处理到总输出信号中，其中中频信号（IF1，IF2）产生于混频器支路中并对应于振荡器信号和射频信号之间的多普勒偏移。每个混频器支路包括具有二极管、负载电阻、解耦电容、串联电阻和串联电容的整流器电路。
【技术实现步骤摘要】
用于多普勒雷达应用的混频器结构及多普勒雷达传感器本申请是申请日为2009年7月10日、申请号为200910158553.9、题为“用于多普勒雷达应用的混频器结构”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的用于多普勒雷达应用的混频器结构。现有的混频器结构具有用于来自电子振荡器的输出信号的振荡器输入端口。此外，还提供了用于来自接收装置的输出信号的射频输入端口和用于在混频器结构和两个混频器支路中产生的总输出信号的输出端口，其中每个混频器支路都带有二极管。混频器支路连接到振荡器输入端口和射频输入端口，以使得在这些混频器支路中产生的并对应于振荡器信号和射频信号之间的多普勒偏移的中频信号被处理到总输出信号中。除此之外，本专利技术涉及用于自动门的多普勒雷达传感器。
技术介绍
上述混频器结构用于低消耗（cost）微波平面收发信机。混频器结构可被用于不同的传感器，特别是被用来提供多普勒信号，其中通过将来自微波主振荡器的本地振荡器信号与从目标返回的接收信号进行混合来输出所述多普勒信号，所述接收信号在起接收装置作用的天线处被接收。在现有技术的混频器结构中，目标是将射频端口（通常被称作RF端口）的输入向下转换到中频端口（通常被称作IF端口）的输出。这通过在本地振荡器端口（通常被称作LO端口）处将射频与输入频率进行混合而实现，并获得其差值以作为所述中频。由于所有这些频率都是射频，混频器的设计中将混频器结构的三个端口匹配到相对较低的特征阻抗，比如50欧姆或75欧姆。现有技术的混频器结构通过使用诸如二极管或晶体管的有源设备而具有非线性。现有的混频器结构，诸如在史蒂芬·A·马斯所著的《微波混频器》（ArtechHouse出版公司出版，国际标准书号为ISBN0-890006-171-8）或大卫·波轧所著的《微波工程》（Wiley出版公司出版，ISBN0-471-17096-8）中，使用了不止一个二极管，这主要是用于使所述混频器结构相对于LO、RF或IF端口进行平衡。这种平衡技术能够带来好处，诸如能够抑制LO幅度噪声，实现端口隔离和寄生抑制。在现有技术的单平衡混频器结构中，二极管在IF端口处反向设置（mount）且互相并联。在这种结构中，LO信号在两个二极管上都产生等量幅度噪声。该信号同相且与LO端口和各个二极管之间的电长度不相关。二极管提供相反的整流噪声，该整流噪声在IF端口处利用两个二极管信号之和而被消除。这种结构中的混频器二极管的固有RF阻抗相当小，这对于多普勒雷达应用来说并不理想。对于低消耗多普勒传感器应用来讲，对混频器结构的约束可以大不相同。当多普勒传感器相对于目标进行移动时，会在混频器结构的输出端观察到交流（AC）整流信号。该信号的幅度将取决于接收天线（RX）信号，并且它的频率将严格地按下列等式与目标速度成正比：FDoppler=2·FCarrier·V/c等式1其中c是光速，v是目标的速度，FCarrier是雷达的载波频率。由于多普勒信号通常是极低频信号，所以用于对IF信号进行放大的放大器通常是音频（AF）放大器而不是射频放大器。通常使用简单低消耗可操作放大器。AF放大器具有与射频放大器的经典50欧姆输入阻抗相比要大很多的输入阻抗。具有低IF输出阻抗的混频器结构会导致信号的损失。这是由于可操作放大器和混频器结构之间匹配不佳造成的。如果能够在混频器结构的输出端实现较高的信号幅度，则将会导致需要较小的增益，降低设备的消耗。在现有技术的多普勒传感器中，二极管需要被很好的匹配，以确保完全消除（cancellation）。其中没有调整的可能性。由于二极管接入直流（DC），二极管间的电流使它们具有固有低射频阻抗。该阻抗很难被确定，同样二极管匹配过程也很难被确定。WO94/11755公开了多普勒传感器，特别的用于对带有频率发生器以及传输和接收单元的车辆进行速度测量。传输和接收单元通过波导连接到频率发生器。两个二极管起混频器的作用，其以1/8波长为间隔在波导中接收信号，从而当这些信号被非线性叠加时，在二极管的输出端将获得相位偏移为90°的信号。通过在微分器中进行微分可以从二极管的输出中获得充分低噪声信号。低噪声信号包含由频率发生器生成的频率与被反射并接收的信号的多普勒偏移频率之间的差值，以作为中频。根据所述中频，可以在评估单元中确定将被测量的相对速度的量。US5596325A描述了一种雷达传感器，该雷达传感器被特别地设计以检测识别的目标的移动。因此，雷达应用包括两个单独的信道，一个单独的I信道和一个单独的Q信道。每个信道包括不平衡的信号混频器结构以获得用于每个信道的IF信号。用于获得IF信号的混频器没有被优化以改善输出信号。US3728721描述了一种RF发射器，其中二极管通过低通滤波器连接到AC耦合放大器的平衡输入。此平衡结构包括在权利要求1的前序部分提到的所有特征。“用于77GHz自动应用的共面集成混频器（CoplanarIntegratedMixerfor77GHzautomativeapplications）”，Veayen等，1998年1月，IEEE微波与导波读者投书栏（IEEEMicrowaveandguidedwaveletters）第8卷第1号。该文章关注于不同混频器接收的共面集成，将单一平衡二极管混频器与其他混频器类型相比较。该文章没有涉及改进混频器接收，而是根据现有技术的状态公开了一种单一平衡二极管混频器结构以及在GeAs基底上将其实现的廉价方式。因此该文章给出了权利要求1的前序部分提到的所有特征。在该文章中提出的混频器没有被优化以改善输出信号。本专利技术的目标是对混频器结构的总输出信号的幅度进行优化。这同本专利技术的其它目标一样基本上通过权利要求1的特征部分与权利要求1的前序部分相结合来完成。现有技术的状态已知，混频器包括LO输入端口和RF输入端口。两个输入端口都经由混频器支路连接到共同的IF输出端口，其中每个混频器支路生成施加的LO和RF信号的部分中频信号。该部分中频信号被加到全部输出中频信号。此外，每个混频器支付包括整流器电路，该整流器电路具有二极管和与该二极管并联的去耦电容。
技术实现思路
根据本专利技术，每个混频器支路另外包括与二极管串联的串联电阻和串联电容。此外，每个混频器支路包括负载电阻以便为每个二极管提供单独的DC回路（return）。这样的设置是有利的，因为每个二极管的极化方向能够独立设置。所以每个二极管能够工作在其最佳DC点。这样，每个二极管的阻抗水平能够在某种程度上被控制，以优化由每个二极管获取的IF信号。将来自每个二极管的信号结合而增加难度的缺点（因为每个二极管可以具有不同的DC极化方向）由在每个支路的串联电容克服，导致混合器支路的IF-AC耦合。根据本专利技术，由于二极管将单独工作，每个二极管的效率能够被优化，并且信号仍然能够容易地被重组。据此，可通过对两个混频器支路输出端进行连接而将整流支路的两个中频信号输出合并到交流中，以优化用于多普勒雷达应用的可用中频信号的幅度。如上所述，电容移除由振荡器产生的直流电压。从而起整流器作用的混频器支路可被单独的设计和优化以实现最优效果。因此，分支上的测量变得更加简单并且更加可重复。该设计更加灵活，能够使用若干不同的二极管。特别地，支路的阻抗本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于多普勒雷达应用的混频器结构（10；110；210；310），该混频器结构（10；110；210；310）具有：用于来自电子振荡器（32）的输出的振荡器信号的振荡器输入端口（LO）；用于来自接收装置（34）的输出的射频信号的射频输入端口（RF）；用于输出产生于所述混频器结构（10；110；210；310）的总输出中频信号的输出端口（IF；IFI、IFQ）；两个混频器支路（12a，12b），其中每个混频器支路（12a，12b）包括整流器电路，该整流器电路具有二极管（18a，18b；118a，118b）、去耦电容（24a，24b）、串联电阻（14a，14b），其中所述混频器支路（12a，12b）连接到所述振荡器输入端口（LO）和射频输入端口（RF）并连接到共同的输出端口（IF；IFI、IFQ），从而使得中频信号（IF1，IF2）被处理以产生总输出中频信号，其中所述中频信号（IF1，IF2）产生于所述混频器支路（12a，12b）中并对应于振荡器信号和射频信号之间的多普勒偏移，其特征在于，每个混频器支路包括负载电阻（22a，22b）和串联电容（16a，16b）。
【技术特征摘要】
2008.07.17 EP 08012958.81.一种用于多普勒雷达应用的混频器结构(10；110；210；310)，该混频器结构(10；110；210；310)具有：用于来自电子振荡器(32)的输出的振荡器信号的振荡器输入端口(LO)；用于来自接收装置(34)的输出的射频信号的射频输入端口(RF)；用于输出产生于所述混频器结构(10；110；210；310)的总输出中频信号的输出端口(IF；IFI、IFQ)；两个混频器支路(12a，12b)，其中每个混频器支路(12a，12b)包括整流器电路，该整流器电路具有二极管(18a，18b；118a，118b)、去耦电容(24a，24b)、串联电阻(14a，14b)，其中所述混频器支路(12a，12b)连接到所述振荡器输入端口(LO)和射频输入端口(RF)并连接到共同的输出端口(IF；IFI、IFQ)，从而使得中频信号(IF1，IF2)被处理以产生总输出中频信号，其中所述中频信号(IF1，IF2)产生于所述混频器支路(12a，12b)中并对应于振荡器信号和射频信号之间的多普勒偏移，其特征在于，每个混频器支路包括负载电阻(22a，22b)和串联电容(16a，16b)。2.根据权利要求1所述的混频器结构，其特征在于，所述二极管(18a，18b；118a，118b)以相反的方向设置。3.根据权利要求1所述的混频器结构，其特征在于，每个混频器支路(12a，12b)包括匹配电路(26a，26b)，以将该混频器支路(12a，12b)的输入阻抗与射频输入端口线的阻抗进行匹配。4.根据权利要求2所述的混频器结构，其特征在于，每个混频器支路(12a，12b)包括匹配电路(26a，26b)，以将该混频器支路(12a，12b)的输入阻抗与射频输入端口线的阻抗进行匹配。5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：Y·博莱兹，
申请(专利权)人：BEA股份公司，
类型：发明
国别省市：
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