CN201536349U - Ka波段毫米波上变频器 - Google Patents

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张君
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武永
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Abstract

一种Ka波段毫米波上变频器，包括屏蔽的盒体，盒体内设有空腔、空腔内设有微波电路，盒体上设有本振LO和中频IF输入端子以及射频RF输出端子；射频RF输出端子、中频IF输入端子和本振LO输入端子分别与微波电路相应的信号输入和输出端连接。所述微波电路包括变频模块、波导滤波器和驱动放大模块；本振LO信号和中频IF信号通过相应的输入端子传入变频模块，经变频的信号通过波导滤波器后传入滤波放大模块，最后由射频RF输出端子传出。本实用新型具有优良的技术指标，结构简单且小型化，调试方便，成本低。特别是加入了波导滤波器，提高了器件的整体指标，实现其优良的性能。

Description

Ka波段毫米波上变频器
技术领域
本实用新型属于毫米波器件与技术领域，具体涉及的是Ka波段毫米波上变频器。
背景技术
毫米波高速宽带无线收发系统将微波信号转变成毫米波信号主要依靠的就是毫米波上变频器，它是毫米波系统的重要组成部分。毫米波高速宽带无线收发系统一般要求毫米波上变频器具有较高的输出功率和线性度，较低的驻波、很好的带内平坦度等。目前国内市场化的毫米波上变频器还在少数，由于其高频段和高工艺的特点，所以在结构加工，材料的焊接工艺等很难保证上述要求，或者就是结构复杂，不容易调试，大批量生产受到限制。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有产品的不足，提供一种技术指标比较优良的Ka波段毫米波上变频器，其结构紧凑，容易调试，能有效地满足Ka波段毫米波高速宽带无线收发系统的要求。
本实用新型的技术方案如下：
一种Ka波段毫米波上变频器，包括屏蔽的盒体，盒体内设有空腔、空腔内设有微波电路，盒体上设有本振LO和中频IF输入端子以及射频RF输出端子；射频RF输出端子、中频IF输入端子和本振LO输入端子分别与微波电路相应的信号输入和输出端连接。
所述微波电路包括变频模块、波导滤波器和驱动放大模块；本振LO信号和中频IF信号通过相应的输入端子传入变频模块，经变频的信号通过波导滤波器后传入滤波放大模块，最后由射频RF输出端子传出。
所述变频模块是以变频MMIC芯片以及相应的单层电容为核心；变频MMIC芯片以及相应的单层电容设在微带上；所述本振LO输入端子、中频IF输入端子分别通过微带连接变频MMIC芯片的输入端；变频MMIC芯片的输出端连接波导滤波器。
所述驱动放大模块是以放大MMIC芯片以及相应的单层电容为核心；放大MMIC芯片以及相应的单层电容设在微带上；放大MMIC芯片的输入端连接波导滤波器的输出端；放大MMIC芯片的输出端连接射频RF输出端子。
所述变频MMIC芯片和放大MMIC芯片的电源输入端经穿心电容连接外部电源。
所述盒体内的空腔包括独立的两个空腔，分别是驱动放大模块所在的空腔和变频模块所在的空腔；所述波导滤波器连接在盒体外部，并与盒体构成屏蔽的整体；所述两个空腔内分别设有波导，两个波导分别与所述波导滤波器连接；
变频模块的输出端设有微带转换探针，该微带转换探针通过变频模块所在的空腔内的波导与波导滤波器连接；
驱动放大模块的输入端设有微带转换探针，该微带转换探针通过驱动放大模块所在的空腔内的波导与波导滤波器连接。
所述变频模块的输出端的微带转换探针插入的方向垂直于相应的波导口的宽边；
所述驱动放大模块的输出端的微带转换探针插入的方向垂直于相应的波导口的宽边。
所述波导滤波器是WR28波导滤波器。
所述变频MMIC芯片和放大MMIC芯片的材质为GaAs；所述微波电路的介质板是ROGERS公司的RT5880型微波板，变频MMIC芯片和放大MMIC芯片烧结在该介质板上。
所述本振LO输入端子和中频IF输入端子是镀金SMA接头；所述射频RF输出端子是2.92mmK接头。
本实用新型的变频模块采用集成的MMIC芯片，该芯片的主要功能包括本振二倍频、混频、放大等。该芯片的主要优点在于它的集成度比较高，有利于整个毫米波上变频器模块的小型化。毫米波上变频器变频输出采用微带到波导转换实现，波导口宽边与探针深入的方向垂直，使得整个盒体比较紧凑，易于和波导滤波器实现硬连接。
本实用新型MMIC芯片优选GaAs材料毫米波芯片，其工艺水平很高，性能优良，设计的电路比较简单，不需要过多考虑MMIC和微带线匹配方面的问题，易于调试。变频MMIC和放大MMIC之间用波导滤波器连接，以滤除不必要的谐波信号，有利于毫米波上变频器实现良好的性能指标。
本实用新型具有优良的技术指标，结构简单且小型化，调试方便，成本低。特别是加入了波导滤波器，提高了器件的整体指标，实现其优良的性能。
附图说明
图1为实施例中本实用新型盒体内部结构简图
图2为实施例中本实用新型整体结构简图
图3为实施例中本实用新型WR28波导滤波器结构简图
图4为实施例中本实用新型的原理框图
具体实施方式
一种Ka波段毫米波上变频器，包括屏蔽的盒体1，盒体1内设有空腔、空腔内设有微波电路，盒体1上设有本振LO和中频IF输入端子以及射频RF输出端子；射频RF输出端子6、中频IF输入端子5.2和本振LO输入端子5.1分别与微波电路相应的信号输入和输出端连接。
所述微波电路包括变频模块9、波导滤波器8和驱动放大模块10；本振LO信号和中频IF信号通过相应的输入端子传入变频模块9，经变频的信号通过波导滤波器8后传入滤波放大模块10，最后由射频RF输出端子6传出。
所述变频模块9是以变频MMIC芯片3以及相应的单层电容4.1为核心；变频MMIC芯片3以及相应的单层电容4.1设在微带上；所述本振LO输入端子5.1通过微带连接变频MMIC芯片3的一个输入端11.1，中频IF输入端子5.2通过微带连接变频MMIC芯片3的另一个输入端11.2；变频MMIC芯片3的输出端连接波导滤波器8。
所述驱动放大模块10是以放大MMIC芯片以及相应的单层电容4.2为核心；放大MMIC芯片以及相应的单层电容设在微带上；放大MMIC芯片的输入端连接波导滤波器8的输出端；放大MMIC芯片的输出端12连接射频RF输出端子6。
所述变频MMIC芯片和放大MMIC芯片的电源输入端经穿心电容连接外部电源。穿心电容通过设在盒体外的接线14连接外部电源。
所述盒体1内的空腔包括独立的两个空腔，分别是驱动放大模块所在的空腔和变频模块所在的空腔；所述波导滤波器8连接在盒体1外部，并与盒体1构成屏蔽的整体；所述两个空腔内分别设有波导13.1和13.2，两个波导13.1和13.2分别与所述波导滤波器8连接；
变频模块9的输出端设有微带转换探针2.1，该微带转换探针2.1通过变频模块所在的空腔内的波导13.1与波导滤波器8连接；
驱动放大模块10的输出端设有微带转换探针2.2，该微带转换探针2.2通过驱动放大模块所在的空腔内的波导13.2与波导滤波器8连接。
所述变频模块9的输出端的微带转换探针2.1插入的方向垂直于相应的波导13.1口的宽边；所述驱动放大模块10的输出端的微带转换探针2.2插入的方向垂直于相应的波导13.2口的宽边。该结构使得整个盒体1比较紧凑，易于和波导滤波器8实现硬连接。
本例中，波导滤波器8是WR28波导滤波器，它的波导口输入输出结构比较容易与盒体进行连接，能够使整个毫米波上变频器模块的体积做的比较小，便于一体化设计；变频MMIC芯片和放大MMIC芯片的材质为GaAs；微波电路的介质板是ROGERS公司的RT5880型微波板，具有很高的强度和环境温度性能；本振LO输入端子和中频IF输入端子是镀金SMA接头；射频RF输出端子是2.92mmK接头。变频MMIC芯片和放大MMIC芯片烧结在介质板上。
变频MMIC芯片3的主要功能包括本振二倍频、混频、放大等。
常规设计的毫米波上变频器需要在相关电磁场仿真软件中建立整个器件的模型，设定并求解相关参数，以便得到最佳性能，本实用新型也是由此得到的。下面是由系统的需求而设计的毫米波上变频器技术指标：
(1)、工作温度：-40℃～+55℃
(2)、存储温度：-55℃～+70℃
(3)、LO输入功率：4～10dBm
(4)、LO输入频率：18～19GHz
(5)、IF输入频率：2GHz～3GHz
(6)、增益：≥30dB
(7)、杂散：≤-60dBc
(8)、LO输入接口：SMA接口
(9)、IF输入接口：SMA接口
(10)、RF输出接口：2.92mm K接头
(11)、输出功率：≥27dBm(在等幅双音间隔15MHz，IMD3≤-25dBc条件下)。

Claims (9)

1.一种Ka波段毫米波上变频器，包括屏蔽的盒体，盒体内设有空腔、空腔内设有微波电路，盒体上设有本振LO和中频IF输入端子以及射频RF输出端子；射频RF输出端子、中频IF输入端子和本振LO输入端子分别与微波电路相应的信号输入和输出端连接；
其特征是所述微波电路包括变频模块、波导滤波器和驱动放大模块；本振LO信号和中频IF信号通过相应的输入端子传入变频模块，经变频的信号通过波导滤波器后传入滤波放大模块，最后由射频RF输出端子传出。
2.根据权利要求1所述的Ka波段毫米波上变频器，其特征是所述变频模块是以变频MMIC芯片以及相应的单层电容为核心；变频MMIC芯片以及相应的单层电容设在微带上；所述本振LO输入端子、中频IF输入端子分别通过微带连接变频MMIC芯片的输入端；变频MMIC芯片的输出端连接波导滤波器。
3.根据权利要求2所述的Ka波段毫米波上变频器，其特征是所述驱动放大模块是以放大MMIC芯片以及相应的单层电容为核心；放大MMIC芯片以及相应的单层电容设在微带上；放大MMIC芯片的输入端连接波导滤波器的输出端；放大MMIC芯片的输出端连接射频RF输出端子。
4.根据权利要求1或2或3所述的Ka波段毫米波上变频器，其特征是所述盒体内的空腔包括独立的两个空腔，分别是驱动放大模块所在的空腔和变频模块所在的空腔；所述波导滤波器连接在盒体外部，并与盒体构成屏蔽的整体；所述两个空腔内分别设有波导，两个波导分别与所述波导滤波器连接；
变频模块的输出端设有微带转换探针，该微带转换探针通过变频模块所在的空腔内的波导与波导滤波器连接；
驱动放大模块的输入端设有微带转换探针，该微带转换探针通过驱动放大模块所在的空腔内的波导与波导滤波器连接。
5.根据权利要求4所述的Ka波段毫米波上变频器，其特征是所述变频模块的输出端的微带转换探针插入的方向垂直于相应的波导口的宽边；
所述驱动放大模块的输出端的微带转换探针插入的方向垂直于相应的波导口的宽边。
6.根据权利要求5所述的Ka波段毫米波上变频器，其特征是所述波导滤波器是WR28波导滤波器。
7.根据权利要求5所述的Ka波段毫米波上变频器，其特征是所述变频MMIC芯片和放大MMIC芯片的材质为GaAs；所述微波电路的介质板是ROGERS公司的RT5880型微波板，变频MMIC芯片和放大MMIC芯片烧结在该介质板上。
8.根据权利要求5所述的Ka波段毫米波上变频器，其特征是所述本振LO输入端子和中频IF输入端子是镀金SMA接头；所述射频RF输出端子是2.92mmK接头。
9.根据权利要求3所述的Ka波段毫米波上变频器，其特征是所述变频MMIC芯片和放大MMIC芯片的电源输入端经穿心电容连接外部电源。
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