本发明涉及单片微波集成电路,尤其涉及一种马尔昌巴伦及超宽带混频器。
背景技术:
1、单端转差分(或单端转平衡)信号转换电路(巴伦)已经在多种射频(rf)、微波和毫米频率的应用中被广泛使用。马尔昌巴伦作为一种三端口器件,或者说是一种通过将匹配输入转换为差分输出而实现平衡传输线电路与不平衡传输线电路之间的连接的宽带射频传输线变压器。利用马尔昌巴伦制成混频器。
2、混频器利用肖特基二极管的非线性特性实现对信号的频率变换,在微波收发系统中实现频谱搬移,是无线通信系统中关键的元器件之一。在接收机中,混频器将接收到的射频信号变频为较低频率的中频信号,便于采样处理。在发射机中,利用混频器将中频信号上变频为射频信号,由天线发射出去。
3、对于混频器的技术指标,尤其是本振和射频端口间隔离度的高低水平、m×n次组合杂散的抑制度的高低水平,直接影响整个系统的抗干扰能力和信号的频谱纯度等整体性能。
4、目前为满足通信系统及雷达系统小型化、高性能的需求,混频器正朝着单片集成的方向发展,芯片的面积越来越小,对混频器的隔离度和杂散抑制度指标也提出了更高的要求。经发明人研究发现,传统的双平衡混频器存在带宽较窄,隔离度和杂散抑制度较低等问题。
技术实现思路
1、本发明实施例提供了一种马尔昌巴伦及超宽带混频器,以解决传统的双平衡混频器存在带宽较窄,隔离度和杂散抑制度较低的问题。
2、第一方面,本发明实施例提供了一种马尔昌巴伦,包括:
3、具有第一主部和第一副部的第一对耦合部分;
4、具有第二主部和第二副部的第二对耦合部分;
5、具有第三主部和第三副部的第三对耦合部分;
6、所述第三主部的第一端连接至输入端口,所述第三主部的第二端连接至所述第一主部的第二端;
7、所述第三副部的第一端接地,所述第三副部的第二端连接至所述第二主部的第一端;
8、所述第一主部的第一端、所述第二主部的第二端接地;
9、所述第一副部的第二端与所述第二副部的第一端级联,形成混频部,并在所述混频部引出中频端口;
10、所述第一副部的第一端连接至第一差分或平衡输出端口,所述第二副部的第二端连接至第二差分或平衡输出端口。
11、在一种可能的实现方式中,其特征在于,所述第三主部和所述第三副部平行且螺旋缠绕设置。
12、在一种可能的实现方式中,所述中频端口与所述混频部的连接位置可调。
13、在一种可能的实现方式中,还包括幅度相位平衡部分,所述幅度相位平衡部分的第一端与所述第三主部连接,所述幅度相位平衡部分的第二端接地。
14、在一种可能的实现方式中,所述第一主部的第一端与所述第二主部的第二端连接。
15、第一方面,本发明实施例提供了一种超宽带混频器,包括:本振巴伦、射频巴伦、肖特基二极管环形堆和中频滤波网络;
16、所述射频巴伦包括如第一方面所述的马尔昌巴伦;
17、所述本振巴伦与所述肖特基二极管环形堆连接,所述射频巴伦与所述肖特基二极管环形堆连接,所述中频滤波网络与所述射频巴伦连接。
18、在一种可能的实现方式中,本振信号通过所述本振巴伦输入所述肖特基二极管环形堆,射频信号通过所述射频巴伦输入所述肖特基二极管环形堆,所述本振信号和所述射频信号在所述肖特基二极管环形堆混频后输出中频信号,所述中频信号经所述中频滤波网络输出。
19、在一种可能的实现方式中,其特征在于,本振信号通过本振巴伦输入所述肖特基二极管环形堆,中频信号通过所述中频滤波网络输入所述肖特基二极管环形堆,所述本振信号和所述中频信号在所述肖特基二极管环形堆混频后,混频后的得到射频信号经射频巴伦的输入端输出。
20、在一种可能的实现方式中,所述肖特基二极管环形堆包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管;
21、所述第一二极管、所述第二二极管、所述第三二极管和所述第四二极管依次首尾连接。
22、在一种可能的实现方式中,所述超宽带混频器还包括地孔屏蔽圈;
23、所述地孔屏蔽圈包括第一屏蔽部分和第二屏蔽部分,所述第一屏蔽部分环绕所述肖特基二极管环形堆设置,用以降低外部信号对所述肖特基二极管环形堆的内部信号的干扰;所述第二屏蔽部分将所述肖特基二极管所包括的至少两个二极管分割开,以降低不同二极管之间的信号干扰。
24、本发明实施例提供的马尔昌巴伦的有益效果在于,马尔昌巴伦包括:具有第一主部和第一副部的第一对耦合部分;具有第二主部和第二副部的第二对耦合部分;具有第三主部和第三副部的第三对耦合部分;第三主部的第一端连接至输入端口,第三主部的第二端连接至第一主部的第二端;第三副部的第一端接地,第三副部的第二端连接至第二主部的第一端;第一主部的第一端、第二主部的第二端接地;第一副部的第二端与第二副部的第一端级联,形成混频部,并在混频部引出中频端口;第一副部的第一端连接至第一差分或平衡输出端口,第二副部的第二端连接至第二差分或平衡输出端口。本发明实施例的马尔昌巴伦采用第三主部和第三副部耦合部分级联另外两个耦合部分的结构,经过耦合部分耦合出的信号等幅反相,在中频端口处对消;增强信号间的耦合强度,有效补偿马尔昌巴伦的幅度平衡度和相位平衡度。该马尔昌巴伦在超宽带的带宽范围内的幅度平衡性和相位平衡性得到了大大改善,采用该马尔昌巴伦制成的混频器可以更好地适配超宽带无线通信系统对器件的性能要求。
1.一种马尔昌巴伦,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的马尔昌巴伦,其特征在于,所述第三主部和所述第三副部平行且螺旋缠绕设置。
3.根据权利要求1所述的马尔昌巴伦,其特征在于,所述中频端口与所述混频部的连接位置可调。
4.根据权利要求1至3任一项所述的马尔昌巴伦,其特征在于,还包括幅度相位平衡部分,所述幅度相位平衡部分的第一端与所述第三主部连接,所述幅度相位平衡部分的第二端接地。
5.根据权利要求1所述的马尔昌巴伦,其特征在于,所述第一主部的第一端与所述第二主部的第二端连接。
6.一种超宽带混频器,其特征在于,包括:本振巴伦、射频巴伦、肖特基二极管环形堆和中频滤波网络;
7.根据权利要求6所述的超宽带混频器,其特征在于,本振信号通过所述本振巴伦输入所述肖特基二极管环形堆,射频信号通过所述射频巴伦输入所述肖特基二极管环形堆,所述本振信号和所述射频信号在所述肖特基二极管环形堆混频后输出中频信号,所述中频信号经所述中频滤波网络输出。
8.根据权利要求6所述的超宽带混频器,其特征在于,本振信号通过本振巴伦输入所述肖特基二极管环形堆,中频信号通过所述中频滤波网络输入所述肖特基二极管环形堆,所述本振信号和所述中频信号在所述肖特基二极管环形堆混频后,混频后的得到射频信号经射频巴伦的输入端输出。
9.根据权利要求6所述的超宽带混频器,其特征在于,所述肖特基二极管环形堆包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管;
10.根据权利要求6所述的超宽带混频器,其特征在于,还包括地孔屏蔽圈;