一種單片毫米波矢量調製器的製作方法

2023-06-18 17:03:56 2

專利名稱：一種單片毫米波矢量調製器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及微波通訊領域，具體是指一種單片毫米波矢量調製器。
背景技術：
矢量調製器作為一種可以同時控制微波信號幅度和相位的器件，在微波 通訊領域中具有極其重要的作用。迄今為止，國內外用於毫米波通訊的矢量 調製器的種類雖然很多，但這些矢量調製器一般都只能單獨的實現調幅或調 相的功能，而不能將調幅和調相的功能集於一體。目前，國外也出現了一種
通過模擬延遲衰減I-Q矢量調製的方式來同時實現調幅和調相功能的毫米波 矢量調製器，但利用這種方式來實現的毫米波矢量調製器在設計和實現工藝 上還存在很大的風險，且技術也不夠成熟；同時，在實現調相功能的時候都 是向數字移相器方向發展，從而使得外電路變的極其複雜。因此，通過模擬 延遲衰減I-Q矢量調製的方式來同時實現調幅和調相功能的毫米波矢量調製 器在性能和功能上都極其不穩定，同時電路結構非常複雜、成本偏高，不能 滿足低成本、高精度、高性能的要求。

實用新型內容
本實用新型的目的在於克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種能同 時實現調幅和調相功能，且性能穩定、結構簡單、成本低廉的單片毫米波矢 量調製器。
本實用新型的目的通過下述技術方案實現: 一種單片毫米波矢量調製器， 主要由用於產生兩個正交通道的固定相位分離網絡、實現相位和幅度變換的平衡調製電路，以及合成輸出信號的功率分配合成器W組成，所述的固定相 位分離網絡依次與平衡調製電路及功率分配合成器W相連。
所述的固定相位分離網絡由蘭格耦合器K1及電阻R5組成，所述的蘭格
耦合器K1的1號引腳通過共面波導CPW成為整個單片毫米波矢量調製器的 輸入端，蘭格耦合器K1的2號引腳經電阻R5後接地；所述的平衡調製電路
為蘭格耦合器K2的1號引腳與蘭格耦合器K1的3號引腳相連；蘭格耦合
器K2的4號引腳與場效應管T2的漏極相連，場效應管T2的源極接地，場 效應管T2的柵極經電阻Rl及電阻R2後與場效應管Tl的柵極相連；電阻 Rl與電阻R2的接點與控制電壓VI相連；場效應管T1的源極接地，場效應 管Tl的漏極與蘭格耦合器K2的2號引腳相連；蘭格耦合器K3的1號引腳 與蘭格耦合器Kl的4號引腳相連，蘭格耦合器K3的4號引腳與場效應管 T4的漏極相連；場效應管T4的源極接地，場效應管T4的柵極經電阻R4、 電阻R3後與場效應管T3的柵極相連；場效應管T3的漏極與蘭格耦合器K3 的2號引腳相連，場效應管T3的源極接地；電阻R3與電阻R4的連接點與 控制電壓V2相連；所述的蘭格耦合器K2的3號引腳及蘭格耦合器K3的3 號引腳均與功率分配合成器W的兩個輸入端相連；所述的功率分配合成器 W通過共面波導CPW成為整個單片毫米波矢量調製器的輸出端。
為了更好的實現本實用新型，所述的功率分配合成器W採用威爾金森功 率分配合成器(Wilkinson),同時該威爾金森功率分配合成器由微帶波導構 成，其輸出阻抗為50Q;所述場效應管T1、 T2、 T3、 T4均為高電子遷移率 電晶體，其柵寬均為2*5(Him，且均為無源冷FET管。同時，所述的電阻R1、 R2、 R3、 R4的阻值均為5.6KQ，電阻R5的阻值為50Q。本實用新型較現有技術相比，具有以下優點及有益效果
(1) 由於本實用新型採用無源可逆模擬I-Q矢量調製設計，其輸出端阻
抗和輸入端阻抗相等，同時由於平衡調製電路採用的是無源對稱電路，因此 本實用新型的輸入端和輸出端可以互換；
(2) 本實用新型不僅可以同時實現矢量調製器的調幅和調相的功能，簡 化了電路結構和空間布局，節省了寶貴的空間資源，而且使得應用更加簡單 方便，成本也降到了最低。


圖1為本實用新型的電路結構示意圖； 圖2為本實用新型的電路布局結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖，對本實用新型作進一步地的詳細說明，但本實 用新型的實施方式不限於此。 實施例
如圖1、2所示，本實用新型的電路結構與該電路的布局結構完全相對應。 其中，蘭格耦合器K1及電阻R5構成了固定相位分離網絡，其中，蘭格耦合 器K1的1號引腳(同相端)與共面波導CPW—起夠成了整個單片毫米波矢 量調製器的輸入端(INPUT),蘭格耦合器K1的2號引腳(反相端)經阻值 為50Q的電阻R5後接地。
平衡調製電路由蘭格耦合器K2、蘭格耦合器K3，四個阻值均為5.6KQ 的電阻R1、 R2、 R3、 R4,以及四個型號完全相同的場效應管Tl、 T2、 T3、 T4構成。所述的蘭格耦合器K2的1號引腳(同相端)與蘭格耦合器K1的3號引腳(反相端)相連，形成-個反相輸入。山於每個蘭格耦合器的反向
端移相相位是90°，而同相端移相相位是0°。因此，蘭格耦合器Kl與蘭格 耦合器K2之間的相移為90。。蘭格耦合器K2的4號引腳(同相端)與場效 應管T2的漏極相連。場效應管T2的源極接地，場效應管T2的柵極與電阻 R2的一端相連，電阻R2的另一端經電阻Rl後與場效應管Tl的柵極相連， 電阻Rl與電阻R2的接點與控制電壓VI相連。場效應管Tl的源極接地， 場效應管T1的漏極與蘭格耦合器K2的2號引腳(反相端)相連。蘭格耦合 器K3的1號引腳(同相端)與蘭格耦合器K1的4號引腳(同相端)相連， 蘭格耦合器K3的4號引腳(同相端)與場效應管T4的漏極相連，場效應管 T4的源極接地。場效應管T4的柵極與電阻R4的一端相連，電阻R4的另一 端經電阻R3後與場效應管T3的柵極相連。電阻R3與電阻R4的連接點還 與控制電壓V2相連。場效應管T3的漏極與蘭格耦合器K3的2號引腳(反 相端)相連，場效應管T3的源極接地。蘭格耦合器K2的3號引腳(反向端)， 以及蘭格耦合器K3的3號引腳(反向端)均與功率合成器W的兩個輸入端 相連，同時功率分配合成器W通過共面波導CPW成為整個單片矢量調製器 的輸出端(OUTPUT)。所述的功率分配合成器W採用威爾金森功率分配合 成器，且該威爾金森功率分配合成器由微帶波導構成，其輸出阻抗為50Q， 用於實現對稱阻抗匹配及功率等分。
由於本調製器的輸入阻抗與輸出阻抗均相等，同時平衡調製電路採用的 是無源元件，因此本調製器的輸入端與輸出端可以進行可逆操作，即輸入端 可以作為輸出端使用，而輸出端也可以作為輸入端使用。為了能更好的實現 本實用新型，所述的場效應管Tl、場效應管T2、場效應管T3及場效應管T4均為高電於遷移率電晶體(PHEMT)，其柵寬均為2"0pm，且均為無源 冷FET管。
當傳輸信號從該單片矢量調製器的輸入端(INPUT)進入後，經蘭格耦 合器Kl會產生兩個正交通道。其中每個通道分配一個單獨的雙相幅度調製 器，通過調整I、 Q端電壓，即V1、 V2的電壓可以分別改變上下兩組場效應 管的阻抗，從而實現幅度的控制。同時，其中一個正交通道通過蘭格耦合器 Kl、 K2兩次反相相移，相差為180°;另一個正交通道通過蘭格耦合器K3 及場效應管正變負實現從90° 270°相移。最後在輸出端通過烕爾金森功率分 配合成器W，實現整個調相達到0。 360°，調幅達到0 一10dB的功能，將 來自這些幅度調製器的輸出信號合成在一起。
如上所述，便可較好的實現本實用新型。
權利要求1、一種單片毫米波矢量調製器，其特徵在於，主要由用於產生兩個正交通道的固定相位分離網絡、實現相位和幅度變換的平衡調製電路，以及合成輸出信號的功率分配合成器W組成，所述的固定相位分離網絡與平衡調製電路相連，該平衡調製電路還與功率分配合成器W相連。
2、 根據權利要求1所述的一種單片毫米波矢量調製器，其特徵在於，所述的固定相位分離網絡由蘭格耦合器K1及電阻R5組成，所述的蘭格耦合器Kl的1號引腳通過共面波導CPW成為整個單片毫米波矢量調製器的輸入端，蘭格耦合器K1的2號引腳經電阻R5後接地；所述的平衡調製電路為蘭格耦合器K2的1號引腳與蘭格耦合器Kl的3號引腳相連；蘭格耦合器K2的4號引腳與場效應管T2的漏極相連，場效應管T2的源極接地，場效應管T2的柵極經電阻Rl及電阻R2後與場效應管Tl的柵極相連；電阻Rl與電阻R2的接點與控制電壓V1相連；場效應管T1的源極接地，場效應管Tl的漏極與蘭格耦合器K2的2號引腳相連；蘭格耦合器K3的1號引腳與蘭格耦合器Kl的4號引腳相連，蘭格耦合器K3的4號引腳與場效應管T4的漏極相連；場效應管T4的源極接地，場效應管T4的柵極經電阻R4、電阻R3後與場效應管T3的柵極相連；場效應管T3的漏極與蘭格耦合器K3的2號引腳相連，場效應管T3的源極接地；電阻R3與電阻R4的連接點與控制電壓V2相連；所述的蘭格耦合器K2的3號引腳及蘭格賴合器K3的3號引腳均與功率分配合成器W的兩個輸入端相連；所述的功率分配合成器W通過共面波導CPW成為整個單片毫米波矢量調製器的輸出端。
3、 根據權利要求1或2所述的一種單片毫米波矢量調製器，其特徵在於，所述的功率分配合成器W採用威爾金森功率分配合成器，所述的威爾金森功率分配合成器由微帶波導構成，其輸出阻抗為50Q。
4、 根據權利要求2所述的一種單片毫米波矢量調製器，其特徵在於，所述場效應管Tl、 T2、 T3、 T4均為高電子遷移率電晶體，其柵寬均為2*50pm，且均為無源冷FET管。
5、 根據權利要求2所述的一種單片毫米波矢量調製器，其特徵在於，所述的電阻R1、 R2、 R3、 R4的阻值均為5.6KQ，電阻R5的阻值為50Q。
專利摘要本實用新型公開了一種單片毫米波矢量調製器，其特徵在於，主要由用於產生兩個正交通道的固定相位分離網絡、實現相位和幅度變換的平衡調製電路，以及合成輸出信號的功率分配合成器W組成，所述的固定相位分離網絡與平衡調製電路相連，該平衡調製電路還與功率分配合成器W相連。本實用新型採用無源可逆模擬I-Q矢量調製設計，功能上有別於傳統的多數矢量調製器，可同時實現矢量調製器的調幅和調相的功能，從而簡化了電路結構和空間布局，在毫米波電路的應用中，節省了寶貴的空間資源，這樣就使應用更加簡單方便，成本也降到了最低。
文檔編號H04L27/00GK201290128SQ200820140580
公開日2009年8月12日 申請日期2008年10月7日 優先權日2008年10月7日
發明者關亮中, 陳亞平 申請人:成都雷電微力科技有限公司