單邊帶混頻器的製作方法

2023-06-08 22:24:11 1

專利名稱：單邊帶混頻器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一個適合於高頻信號的單邊帶混頻器。如此的混頻器在高頻技術中用於，從高頻信號(射頻，RF)中產生(下混頻器或解調器)一個低頻信號(中頻，ZF)或從一個低頻信號中產生一個高頻信號(上混頻器或調製器)。在下混頻器中通過RF信號與LO信號(本機振蕩器，LO)混頻得出ZF信號。在上混頻器中通過ZF信號與LO信號混頻得出RF信號。輸入信號(RF或ZF)與LO信號的簡單乘法分別提供具有二個邊帶、在中頻範圍或射頻範圍內偏移的輸出信號。單邊帶混頻器在輸出信號中僅僅產生這二個邊帶中的一個邊帶。這個單邊帶混頻器是通過二個單獨的、在下面簡單稱作混頻器的二邊帶混頻器的適當連接形成的。其功能可以理解為其二個輸入信號的相乘。
已知了用於高頻信號的單邊帶混頻器，其包含二個混頻器、這二個混頻器分別與相同的第一信號和與彼此相移90°的第二信號連接。以便分別從二個信號中形成一個乘積信號，並包含一個加法節用於把二個乘積信號疊加為一個具有僅僅一個邊帶的輸出信號。一個典型的如此解調器在圖3中描述。在這裡RF信號從輸入端4經過一個或多個放大器1和一個0°功率分配器、例如一個所謂的Wilkinson分配器引向二個混頻器3。一個與本機振蕩器輸入端5連接的90°耦合器6提供分別彼此相移90°的本機振蕩器信號給混頻器3的相應輸入端。由此在混頻器的輸出端上得出彼此相移90°的、具有各二個邊帶的中頻信號。該信號稱作同相信號(ZF/I)或者正交相位信號(ZF/Q)。這二個中頻信號經過第二90°耦合器7合併或者疊加，並且得出輸出端中頻信號。根據本機振蕩器信號相移地分配給二個混頻器，同相支路和正交支路的二個邊帶在第二90°耦合器7的後面一個同相和另一個反相的信號分別疊加。如此在第二90°耦合器7的二個輸出終端上獲得二個分別僅僅包括二個邊帶中一個邊帶的輸出信號。這些終端中一個形成單邊帶混頻器的輸出端8；以波阻抗隔離另一個輸出端，以便代替不希望的邊帶(鏡頻)抑制幹擾信號和噪聲。
這個傳統單邊帶混頻器的功率分配器2是必須的，以便這個單邊帶混頻器的同相支路和正交支路去耦，也就是說防止，二個混頻器3通過其RF輸入端相互影響。如此功率分配器2包含λ/4長度的耦合線路，其中λ是在線路中射頻的波長。在技術重要的頻率中這個長度至少相當於1mm。與電路的另外元件相比這個功率分配器因此是非常長的部分，這部分由於費用原因僅僅較差地適合於在一個公共的半導體基片上與放大器、混頻器或這個單邊帶混頻器的另外元件一起集成。因此以一個分立部件的形式應用這個功率分配器，其輸出端經過壓焊導線與引向混頻器3的線路連接。為了在單邊帶混頻器的輸出端上更好地抑制不希望的邊帶，必須以微米精度相互調整在二個支路中的信號時延，以便保證二個混頻器的乘積信號以適當的相位到達第二90°耦合器7。以導線壓焊技術這是很難保證的。
本發明的優點通過本發明建立一個適合於開始定義的形式的高頻信號的單邊帶混頻器，其更好地適合於在半導體基片上的完整集成。由此實現這個優點，即每個混頻器分別串接一個放大器，並且這個放大器具有經過交叉的線路與相同的信號源連接的輸入端。在這個電路布局中取消隔離功率分配器，因為通過放大器阻隔了混頻器在其輸入線路上輸出的幹擾信號，這樣放大器就已經保證單邊帶混頻器的二個支路的足夠去耦。
信號源，放大器從該信號源獲得其輸入信號，可以是在一個輸入端上連接的公共前置放大器。在這種情況下第一信號主要是RF信號，第二信號是LO信號，並且用於產生第二信號的第一90°耦合器連接在這個邊帶混頻器的LO輸入端上。
信號源也可以是單邊帶混頻器的信號輸入端。在這種情況下例如第一信號可以是LO信號，第二信號是ZF信號，並且用於產生第二信號的第一90°耦合器連接在邊帶混頻器的ZF輸入端上。
從下面參考圖的描述中得出本發明的另外特徵和優點。
圖示

圖1作為本發明的第一實施例的下混頻器；圖2作為第二實施例的上混頻器；和圖3上面已經說明的，一個傳統的單邊帶混頻器。
在圖1中描述的下混頻器可以完全集成在砷化鎵的半導體基片上。其包含一個在射頻(RF)信號輸入端4上連接的前置放大器9，其輸出端經過簡單的交叉線路11連接在二個放大器1上，這二個放大器分別屬於單邊帶混頻器的同相支路和正交支路。這個放大器1以快速的場效應電晶體為基礎，其在半導體基片上、大約100×200μm的位置需求顯著小於功率分配器。因為放大器和前置放大器集成在一個公共的基片上，所以撤銷了壓焊連接，如此可以毫無困難地在生產中以幾微米的精度預先規定在放大器9和前置放大器1之間以及在放大器1和連接在其輸出端上的混頻器3之間的線路長度。雖然該單邊帶混頻器的同相支路和正交支路分別比在傳統的單邊帶混頻器中多含有一個部件，可是因此在根據圖1的單邊帶混頻器中是非常簡單的，在生產時，在二個支路上的信號之間保持所希望的相位比。
在放大器1的輸出端上連接的混頻器3此外有一個用於本機振蕩器信號的輸入端，混頻器從90°相位耦合器6獲得這個分別相移90°的本機振蕩器信號，另一方面本機振蕩器信號經過輸入端5從外面供給相位耦合器。以波阻抗隔離耦合器6的第二輸入端。
二個混頻器3分別提供一個同相中頻信號或者正交中頻信號給第二90°耦合器7的輸入端，從這個耦合器一個輸出端形成單邊帶混頻器的中頻輸出端，並且以波阻抗隔離第二輸出端。
90°耦合器6和7可以分別作為混合元件共同集成在砷化鎵基片上。
圖2指出了在上混頻器上本發明的原理應用。這個單邊帶混頻器也集成在一個同樣的半導體基片上。二個放大器1的輸入端經過簡單的交叉線路11與本機振蕩器信號的一個輸入端5連接。
與本機振蕩器必須混合的中頻信號從輸入端4經過一個90°耦合器6分別相移90°地供給二個混頻器4。這二個混頻器3由此產生具有二個邊帶的射頻信號。這個具有二個邊帶的射頻信號再度被供給一個90°混頻器7，其疊加具有各一個、在輸出端8A、8B上輸出的邊帶的二個射頻信號。
在這個上混頻器中二個放大器1的應用允許放棄功率分配器並因此允許全部單邊帶混頻器集成在同樣的半導體基片上。
通過在90°耦合器7前面的附加放大器10改善在混頻器輸出端上RF路徑的線性。
權利要求
1.用於高頻信號的單邊帶混頻器，具有二個二邊帶混頻器(3)，其分別與相同的第一信號和與彼此相移90°的第二信號連接，以便從二個信號中分別形成一個乘積信號，並且具有一個加法節(7)用於把二個乘積信號疊加為具有一個邊帶的輸出信號，其特徵在於，每個混頻器(3)分別串接各一個放大器(1)用於產生第一信號，並且放大器(1)具有經過一個交叉的線路(11)與相同信號源(5、9)連接的輸入端。
2.根據權利要求1的單邊帶混頻器，其特徵在於，信號源是一個前置放大器(9)。
3.根據權利要求2的單邊帶混頻器，其特徵在於，第一信號是射頻信號，第二信號是本機振蕩器信號，並且在單邊帶混頻器的本機振蕩器輸入端(5)上連接第一90°耦合器(6)用於產生第二信號。
4.根據權利要求1的單邊帶混頻器，其特徵在於，信號源是單邊帶混頻器的信號輸入端(5)。
5.根據權利要求4的單邊帶混頻器，其特徵在於，第一信號是本機振蕩器信號，第二信號是中頻信號，並且在單邊帶混頻器的中頻輸入端(4)上連接第一90°耦合器(6)用於產生第二信號。
6.根據上述權利要求之一的單邊帶混頻器，其特徵在於，在二邊帶混頻器(3)的輸出端和加法節(7)之間分別布置一個用於乘積信號的後置放大器(10)。
7.根據上述權利要求之一的單邊帶混頻器，其特徵在於，二邊帶混頻器(3)、放大器(1)、加法節(7)和也許的前置放大器(9)、第一90°耦合器(6)或後置放大器(10)集成在一個相同的半導體基片上。
8.根據上述權利要求之一的單邊帶混頻器，其特徵在於，加法節是第二90°耦合器(7)。
全文摘要
適合於位置節省地在同樣半導體基片上集成的、用於射頻信號的單邊帶混頻器包含二個二邊帶混頻器(3),其與相同的第一信號和與彼此相移90°的第二信號連接,以便從二個信號中形成各一個乘積信號,並包含一個加法節(7)用於把二個乘積信號疊加成為具有一個邊帶的輸出信號。為了產生第一信號每個混頻器(3)串接一個放大器(1),並且該放大器(1)具有經過交叉線路(11)與相同信號源連接的輸入端。放大器(1)的信號源可以是前置放大器或也可以直接是單邊帶混頻器的輸入端。
文檔編號H03C1/00GK1360752SQ00810317
公開日2002年7月24日 申請日期2000年5月12日 優先權日1999年5月12日
發明者H·吉爾, G·格爾哈德, S·科奇 申請人:馬科尼通訊股份有限公司