CN1522490B - 集成半导体混频器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种集成半导体混频器，它包括：一个衬底，一个位于衬底上的高频平衡-不平衡转换器，一个位于衬底上的本地振荡器平衡-不平衡转换器，一个位于衬底上的中频端口，和一个位于衬底上的、并同高频平衡-不平衡转换器、本地振荡器平衡-不平衡转换器和中频端口进行通信的混频二极管装置。其中高频平衡-不平衡转换器和本地振荡器平衡-不平衡转换器之间通过镀金属孔被屏蔽。
Description
技术领域
本发明涉及一种集成半导体混频器。
背景技术
相同类型的混频器，例如，在无线电接收机中得到了应用。在使用微带技术的情况下，它们可构成微波单片集成电路，这样，既发挥了混频器的功能，又节省了空间。
混频器既可作为上变频器又可作为下变频器使用。当混频器作为下变频器使用时，一个高频(RF)信号被转换成频率较低的信号(如中频IF)。上变频器(Aufwartskonvertierer)将一个中频信号转换成一个高频信号。高频信号同一个本地振荡器(LO)的信号混合，这样下变频器(Abwartskonvertierer)就会输出一个中频信号；中频信号同一个本地振荡器的信号混合，这样上变频器就会输出一个高频信号。
众所周知，不同频率信号的混合会导致总频和差频的形成。例如，作为混频过程的结果，中频将作为差频在其它的电路中得到处理。
由于微波的波长较短，这样在一个带集成电路的单芯片上就可以容易地形成一个微波混频器。例如，现在人们都知道，为了在砷化镓半导体衬底上形成混频器，需有完整的上/下变频器，那么混频器与其它元件的集成就要求混频二极管装置应越来越小。
问题是，在元件的小型化过程中，在同一衬底上产生的不同信号会相互影响。例如，由高频平衡-不平衡转换器控制的信号和由本地振荡器平衡-不平衡转换器控制的信号就会相互干扰。另外，各平衡-不平衡转换器的上述信号会干扰混频二极管的运行。
发明内容
本发明是以相应类型的集成半导体混频器为基础，借助于镀金属孔(Durchkontaktierungen)使高频平衡-不平衡转换器对于本地振荡器平衡-不平衡转换器屏蔽。通过这种镀金属孔能够在不同信号区域之间提供隔离。
特别的，至少要有一排镀金属孔，这很有用。通过一排镀金属孔，在半导体芯片上出现了一个拉长的区域。这个区域可在它的几何形状上同高频平衡-不平衡转换器或本地振荡器-平衡-不平衡转换器相配合。这样，源于各平衡-不平衡转换器的电磁场就被尽可能地屏蔽掉。
根据发明，将各镀金属孔通过电阻器相互连接，从而使这一集成半导体混频器具有特别的优点。借助于电阻器，无用的电磁场将被抑制或被衰减。以这种方式，就可防止镀金属孔成为具有高质量因数Q的谐振器。
如果将第一排镀金属孔放置在高频平衡-不平衡转换器附近，将第二排镀金属孔放置在本地振荡器平衡-不平衡转换器附近，这种方式会有效地屏蔽两个平衡-不平衡转换器的电磁场，从而减少相互之间的干扰。
同样，将第一排镀金属孔置于高频平衡-不平衡转换器和混频二极管装置之间，并将第二组镀金属孔置于本地振荡器平衡-不平衡转换器和混频二极管装置之间，这样就可有效地减少由平衡-不平衡转换器发出的电磁场对混频二极管带来的干扰.
本发明建立在下面的认识之上，即通过镀金属孔，将其用电阻器相互连接并采用排列的形式，可明显改善本地振荡器信号和高频信号之间的隔离，例如，可达到10dB。其中，为了能达到尽可能有效的隔离度，确定镀金属孔排的具体位置是一个重要的参数。对于用户定制的集成半导体混频器，可以通过调整和确定镀金属孔排的位置来达到优良的隔离度。
附图说明
图1为具有按照本发明的集成半导体混频器的半导体衬底的一部分的俯视图。
具体实施方式
本发明将通过附图及一个被优选的实施例加以说明。
图1所示为半导体衬底10部分截面俯视图，衬底上装有一个本发明集成半导体混频器。图中所示的线路布置以微带技术为基础，将不同的元件连接起来，从而构成一个双平衡混频器。其中包括一个带高频端口28的高频平衡-不平衡转换器12、一个带本地振荡器端口30的本地振荡器平衡-不平衡转换器14。在布置图的中心是混频二极管18。高频平衡-不平衡转换器12将在高频端口28输入的同相高频信号(“不平衡”)转换成一个推挽信号(“平衡”)，以使信号能通过串联电容器32、34送至混频二极管18。以可比的方式，本地振荡器-平衡-不平衡转换器14，把在本地振荡器端口30输入的同相高频信号(“不平衡”)转换成一个推挽信号(“平衡”)，以使信号能送至混频二极管18。各平衡-不平衡转换器12和14以发出相位差约为180°的信号的方式进行工作。这样一个信号的产生，不再与接地有关，而是在两条从平衡-不平衡转换器出发的线路之间实现的。混频二极管18还同一个中频端口16相连，在高频向下变频时，这个端口提供需继续进行处理的有用信号。
在各平衡-不平衡转换器12、14的附近是两排镀金属孔20。镀金属孔20的这些排22、24均采用以下设计：各镀金属孔20通过电阻器26相互连接。镀金属孔组20在本地振荡器信号及高频信号所产生的电磁场之间提供隔离；此外，还在高频平衡-不平衡转换器12和混频二极管18之间，以及本地振荡器平衡-不平衡转换器14和混频二极管18之间提供隔离。
隔离本身是通过镀金属孔20接地来实现的，而电阻器则用于避免镀金属孔排22、24出现不必要的谐振。
在实际运用中，镀金属孔排22、24的设置按具体应用可有所不同。在满足微波电路其它元件的边界条件下，针对每一种情况可对镀金属孔排的具体设置进行优化。
上述根据本发明对实施例所进行的描述只是一种解释性的说明，不对本发明产生限制和约束。在本发明的框架内，在不超出其或与其等效的发明范围的条件下，可对其变更和修改。
Claims (9)
1.一种集成半导体混频器包括：
-一个衬底(10)，
-一个位于衬底(10)上的高频平衡-不平衡转换器(12)，
-一个位于衬底(10)上的本地振荡器平衡-不平衡转换器(14)，
-一个位于衬底(10)上的中频端口(16)，
-和一个位于衬底(10)上的混频二极管(18)，该混频二极管装置同高频平衡-不平衡转换器(12)、本地振荡器平衡-不平衡转换器(14)和中频端口(16)进行通信，
其特征在于：通过镀金属孔(20)，高频平衡-不平衡转换器(12)和本地振荡器平衡-不平衡转换器(14)之间被屏蔽。
2.如权利要求1所述的集成半导体混频器，其特征在于：该混频器至少具有一排(22、24)的镀金属孔(20)。
3.如上述权利要求中的任一项所述的集成半导体混频器，其特征在于：所述镀金属孔(20)的各孔通过电阻器(26)相互连接。
4.如权利要求1或2所述的集成半导体混频器，其特征在于：所述镀金属孔(20)中的第一排(22)放置在高频平衡-不平衡转换器(12)附近，镀金属孔(20)中的第二排(24)放置在本地振荡器平衡-不平衡转换器(14)附近。
5.如权利要求3所述的集成半导体混频器，其特征在于：所述镀金属孔(20)中的第一排(22)放置在高频平衡-不平衡转换器(12)附近，镀金属孔(20)中的第二排(24)放置在本地振荡器平衡-不平衡转换器(14)附近。
6.如权利要求1或2所述的集成半导体混频器，其特征在于：所述镀金属孔(20)中的第一排(22)放置在高频平衡-不平衡转换器(12)和混频二极管(18)之间，镀金属孔(20)中的第二排(24)放置在本地振荡器平衡-不平衡转换器(14)和混频二极管装置(18)之间。
7.如权利要求3所述的集成半导体混频器，其特征在于：所述镀金属孔(20)中的第一排(22)放置在高频平衡-不平衡转换器(12)和混频二极管(18)之间，镀金属孔(20)中的第二排(24)放置在本地振荡器平衡-不平衡转换器(14)和混频二极管装置(18)之间。
8.如权利要求4所述的集成半导体混频器，其特征在于：所述镀金属孔(20)中的第一排(22)放置在高频平衡-不平衡转换器(12)和混频二极管(18)之间，镀金属孔(20)中的第二排(24)放置在本地振荡器平衡-不平衡转换器(14)和混频二极管装置(18)之间。
9.如权利要求5所述的集成半导体混频器，其特征在于：所述镀金属孔(20)中的第一排(22)放置在高频平衡-不平衡转换器(12)和混频二极管(18)之间，镀金属孔(20)中的第二排(24)放置在本地振荡器平衡-不平衡转换器(14)和混频二极管装置(18)之间。
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