CN2331091Y - 微波倍频调制收发器 - Google Patents
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Abstract
微波倍频调制收发器由微带双频双极化天线和微波倍频调制电路组成。其结构特征是该天线板与调制电路板背靠背安装在一块金属板上,通过微带同轴垂直转换将两部分电路相联接。线路特征是采用了双频双极化天线和高效率的微波倍频调制电路。本微波倍频调制收发器结构紧凑、效率高、生产成本低、便于批量生产,适用于用微波作为信息载波的无接触式电子信息识别系统。
Description
本实用新型属于微波器件，特别适用于用微波作为信息载波的无接触式电子信号识别系统。
随着电子高科技的快速发展，电子信息识别系统技术已用于各种管理工作之中。由于设计的线路和产品的结构各异，带来的使用利弊也是不同的。如，1987年由T.Razban等发表干美国微波杂志(MICROWAVE JOURNAL)的一篇文章“无源交通卡系统”(Passive Transponder Card System)报道了一种汽车用的无源电子信息卡，给出了原理性的电路和已达到的技术指标，其系统方框图如图1所示，图2给出了这种无源电子信息卡的微波功能模块的电路图形。
该系统的基本工作原理为双频双极化天线(1＇)接收由地面主机发射的频率为1250MHz的微波信号，并通过微带定向耦合器(3＇)将接收的微波信号分为两个部份，一部份供给微波检波器(4＇)将微波信号变为供无源电子信息卡电路使用的直流功率源，另一部份则供给倍频调制电路(2＇)，倍频调制电路中的微波二级管把接收的微波信号倍频到2500MHz，同时代表电子信息卡信息特征的编码信号也加到微波二极管上，对倍频后的微波信号进行调制．被调制的微波倍频信号再经双频双极化天线(1＇)输出，送回主机进行识别处理。
该文介绍的无源电子信息卡的特点是将微波直流功率转换器与倍频调制器共同使用了一付收发天线，用微带定向耦合器将两个功能不同的微波电路单元倍频调制器和微波直流变换器分开，表面上看，节省了一个天线，减小了天线所占的面积，但由于以下的原因，使得该系统存在明显的缺陷，影响了性能。
1．所选工作频第偏低，增加了天线和微波电路的尺寸，天线与微波电路位于同一平面，所占的面积较大。
2．该系统工作频率非此类系统的国际标准频率，易对其它电子系统构成干扰，难以获得无线电频率管理部门的批准使用。
3．作为功率分配点的微带定向耦合器隔离度低，易造成信号在两个不同功能的微波电路之间相互串扰，使工作性能下降，且增加调试和检测难度，不利于批量生产。
4．该系统微波发射功率高达17W，可以推断出该系统的微波电路工作效率不高，原因是微波电路的匹配措施比较简单，电路优化不够，只能采用提高主机发射功率来进行补偿。而象这样高的发射功率造成的电磁环境污染和电磁干扰以及对人体的危害，将使得该系统无法得到推广。
本实用新型的目的是为上述微波系统提供一种高效率，低成本，结构紧凑，不需调试，适合于大批量生产的无源或有源电子信息卡的微波调制收发器，其所需主机工作频率为国际标准推荐的2450MHz，所需微波发射功率仅为0.4W，从而使这些系统的性能得到大大改善，真正达到实用化。
为了实现上述目的，本实用新型提供出一种新的设计方案，该方案提供的微波倍频调制收发器主要是由微带双频双极化天线和微波倍频调制电路组成，它的结构特征是双频双极化天线板与微波倍频调制电路板背靠背安装在一块金属板上，并通过微带同轴垂直转换将两部份电路相联接见附图7。由附图3线路方框图可见，双频双极化天线输出口与倍频调制电路的基波输入端相联接，将双频双极化天线输出的微波信号传入到倍频调制电路，编码器与低通滤波网络相联，编码信号经过低通滤波网络处理之后，再由低通滤波网经输出口送入倍频调制器，倍频调制器的输出端与双频双极化天线的倍频输入口相接。调制后的倍频信号通过双频双极化天线发回主机进行识别处理。
参照附图4、图5、图6，本实用新型的工作原理是：双频双极化微带天线接受由主机辐射的微波信号(工作频率为2450MHz)，由于极化方向的不同，基频输出口(4)有微波信号输出，倍频输入口(6)无信号输出。基频输出口(4)的微波信号经过微带同轴垂直转换(22)，被送到倍频调制电路的微波二极管(14)上，微波二极管对接收的微波信号进行二次倍频，同时，标志电子信息卡(电子标签)信息特征的编码信号也通过低通滤波器加到二极管(14)上，对倍频后的微波信号进行调制，被调制的微波倍频信号(工作载波为4900MHz)，经调制电路的倍频传输线(18)，通过微带同轴垂直转换(23)输出到双频双极化天线的倍频输入口(6)，并由双频双极化天线发射，由主机对信号进行接收、识别和处理。
附图说明：
图1是已有技术系统方框图
图2是已有技术微波功能模块电路图
图3是本实用新型工作原理方框图
图4是本实用新型双频双极化微带天线图
图5是本实用新型微波倍频调制电路图
图6是本实用新型的结构示意图
图7是本实作新型结构安装示意图
以下结合附图通过实施例进一步说明本实用新型。
现以制作用于CS-1型车辆信息识别系统中电子标签的倍频调制收发组件为例，制作分三大步骤。
第一步制作微带双频双极化收发天线(见附图4、附图6)。天线基片(24)选用厚度为1.5mm的双面覆铜聚四氟乙烯介质板，其相对介电常数为23，在该板上制作天线电路。微带双频双极化天线由双频双极化辐射单元(1)、基频阻抗变换节(2)、并联分支调配节(3)、基频输出传输线(4)、倍频阻抗变换节(5)和倍频输入传输线(6)组成。其中双频双极化辐射单元的长边设计在工作频率为2450MHz时产生谐振，短边设计在工作频率为4900MHz时产生谐振，以保证极化方向互相垂直的基波(2450MHz)和倍频载波4900MHz都具有良好的接收和发射效果。本例的辐射单元(1)尺寸为(35-36)mm长，(18-19)mm宽。基频阻抗变换节(2)、其尺寸为(22-24)mm长、(0.5-0.8)mm宽．位于双频双极化辐射单元(1)的短边中点。倍频阻抗变换节(5)，其尺寸为(11-12)mm长、(2.2-2.4)mm宽．位于辐射单元(1)的长边中点。从而使得基波信号和倍频信号在空间极化方向相互垂直，互不干扰。基波输出传输线(4)，其尺寸为(4-4.2)mm宽，它的输入端通过(12-14)mm长(1-1.2)mm宽的并联分支调配节(3)与基频阻抗变换节(2)相连，它的输出端与微带同轴垂直转换(22)相连。它的长度尺寸视与倍频调制电路基波输入口相连的微带同轴垂直转换接口(22)的位置而变化，可弯曲、转折等。倍频输入传输线(6)，其尺寸为(4-4.5)mm宽，它的输出端与倍频阻抗变换节(5)相连，输入端与微带同轴垂直转换接口(23)相连，其长度视与倍频调制电路的倍频输出口与微带同轴垂直转换接口(23)的位置而定，可弯曲、转折等。以保证结构紧凑。这两种传输线长度的变化，概不影响其性能。
第二步制作倍频调制电路(见附图5、附图6)。倍频调制电路由基波输入传输线、匹配变换网络、微波二极管、倍频输出传输线、隔离电容和低频滤波网络组成。基波输入传输线(7)尺寸为(2-2.3)mm宽，阻抗为50欧姆，输入端与微带同轴垂直转换接口(22)相联，输出端与匹配变换网络相联，其作用是将天线接收的微波信号输入到倍频调电路。匹配变换网络由尺寸为(5.8-6.1)mm宽(7.5-8)mm长，斜角为45°的阻抗变换节一(8)、尺寸为(3.4-3.8)mm宽1mm长阻抗变换节二(9)、尺寸为(2-2.3)mm宽1mm长阻抗变换节三(10)、尺寸为(5.8-6.1)宽2mm长的阻抗变化节四(11)、尺寸为(2-2.3)mm宽(9-9.5)mm长的移相段(12)和尺寸为(0.5-0.7)mm宽(19-22)mm长的短路支节(13)组成。该网络的作用是一方面使微波二极管(14)的阻抗与天线输入阻抗相匹配，减小反射损耗，另一方面为微波二极管提供良好的直流接地回路。微波二极管(14)联接匹配变换网络、低通滤波网络和倍频输出线(18)。低通滤波网络由尺寸为(0.5-0.7)mm宽、(18-22)mm长的开路分支节(15)、尺寸为(0.6-0.8)mm宽(16-18)mm长的高阻连接线(16)和尺寸为(15-17)mm宽(19-21)mm长的低阻连接线(17)组成，编码制信号由(1-2.3)mm宽的编码输入线20引进，经低频滤波网络加到微波二极管(14)上。由此，低通滤波网络保证了在微波二极管的负极对微波基波信号呈现近似短路，倍频输出线(18)上无基波信号输出。在微波二极管(14)的负极，对倍频信号呈现近似开路，倍频信号由倍频输出线达到最大输出。尺寸宽为(2-2.3)mm的倍频输出线(18)通过微带同轴垂直变换接口(23)与双频双极化收发天线的倍频输入传输线(6)相连接，将调制后的倍频信号通过双频双极化天发回主机进行识别处理。
第三步微带同轴垂直连接(见附图7)。选用支撑金属板(25)其尺寸随由外导体的直径的变化和支撑介质介电常数的不同而不同，目的是保证同轴线段特性阻抗为50欧姆，同时便于加工。微带同轴变换是由内导体(28)和支撑介质(27)组成的一小段50欧姆同轴线，其内导体(28)与上下两面微带电路相连接。固定在支撑金属板(25)的接口(22)、(23)处。通过它将微带双频双极化收发天线和倍频调制电路背靠背的安装在一起，完成该电子标签的制作。本组件长度不大于40mm、宽度不大于65mm，组件中采用的HP5082-2835、DC1511、DC1573、WH30等多种型号的微波二极管，均可满足系统要求。
由上所述本实用新型与已有技术相比具有以下的优点：
(1)将微波倍频调制收发单元作为一个独立的部份来实现，与其它的微波功能块不构成相近干扰，有利于提高系统性能。
(2)天线和微波调制路部份通过微带同轴垂直转换背靠背相连接，减少了面积，使结构更紧凑。
(3)基频工作频率选择为2450MHz，工作频率高、天线体积小、系统工作的分辨力强，适合于密集目标的识别，同时，该频段为国际标准推荐频段，对其它通信频段不构成干扰。
(4)电路结构尺寸经过反复优化、电路尺寸、二极管参数和材料参数变化对性能的影响不敏感、对二极管型号和参数变化及材料参数变化都有较强的适应性，克服了微波产品调试周期长、费用高的缺点，降低了调试费用。
(5)调制转换效率高、所需系统发射功率仅为0.4W，不会造成电磁干扰和电磁污染。
(6)由于技术性能对电路尺寸的变化不敏感，使微波天线与电路都可采用普通的印刷制板工艺，因此，加工成本低，适于大批量生产。
本技术适用于采用倍频调制技术进行信息传输的微波系统，特别适用于用微波作为信息载波的无接触式电子信息识别系统，如列车车辆信息识别系统，电子路牌、集装箱自动管理系统、汽车自动收费系统等管理系统。
Claims (6)
1．微波倍频调制收发器主要是由微带双频双极化天线和微波倍频调制电路组成，其结构特征是双频双极化天线板与波倍频调制电路板背靠背安装在一块金属板上，并通过微带同轴垂直转换将两部份电路相联接；其线路特征是双频双极化天线输出口与倍频调制电路的基波输入端相联接，将双频双极化天线输出的微波信号传入到倍频调制电路中，编码器与低通滤波网络相连，编码信号经过低通滤波网络处理之后，再由低通滤波网络输出口送入倍频调制器，倍频调制器的输出端与双频双极化天线的倍频输入口相接，调制后的倍频信号通过双频双极化天线发回主机进行识别处理。
2．根据权利要求1所述的微波倍频调制收发器，其特征是采用的微带同轴垂直转换(22)、(23)是由内导体(28)和支撑介质(27)组成的一小段50欧姆同轴线，其内导体与上下两面微带电路相连接。
3．根据权利要求1所述的微波倍频调制收发器，其特征是微带双频双极化天线是由双频双极化辐射单元(1)、基频阻抗变换节(2)、并联分支调配节(3)、基频输出线(4)、倍频阻抗变换节(5)和倍频输入传输线(6)组成，基频阻抗变换节(2)、倍频阻抗变换节(5)分别联接于双频双极化辐射单元(1)的短边中点和长边的中点，基频输出线(4)的输入端通过并联分支调配节(3)与基频阻抗变换节(2)相连，它的输出端与微带同轴垂直转换(22)相连，倍频输入传输线(6)的一端与倍频阻抗变换节(5)相连，另一端与微带同轴垂直转换(23)相连。
4．根据权利要求1所述的微波倍频调制收发器，其特征是倍频调制电路是由基波输入线，匹配变换网络、微波二级管、倍频输出传输线、隔离电容和低通滤波网络组成，基波输入线(7)的输入端与微带同轴垂直转换(22)相联，输出端与由阻抗变换节一(8)、阻抗变换节二(9)、阻抗变换节三(10)、阻抗变换节四(11)、移相段(12)和短路支节(13)组成的匹配变换网络相连，微波二级管(14)一端连接匹配变换网络另一端连接由开路分支节(15)、高阻连接线(16)、低阻连接线(17)组成的低通滤波网络和包含有片式隔离电容(19)的倍频输出线(18)。
5．根据权利要求3所述的微波倍频调制收发器，其特征是组成微带双频双极化天线各部分的尺寸如下：
序号 名称 宽度(mm) 长度(mm) 备注
1 频双极化辐射单元 18-19 35-36
2 基频阻抗变换节 0.5-0.8 22-24
3 并联分支调配节 1-1.2 12-141
4 基波输出传输线 4-4.2
5 倍频阻抗变换节 2.2-2.4 11-12
6 倍频输入传输线 4-4.5 。
6．根据权利要求4所述的微波倍频调制收发器，其特征是组成倍频调制电路各部分的尺寸如下：
序号 名称 宽度(mm) 长度(mm) 备注
7 基波输入传输线 2-2.3
8 阻抗变换切一 5.8-6.1 77.5-8 斜角45度
9 阻抗变换节二 3.4-3.8 1
10 阻抗变换节三 2-2.3 1
11 阻抗变换节四 5.8-6.1 2
12 移相段 2-2.3 9-9.5
13 短路支节 0.5-0.7 19-22
15 开路分支节 0.5-0.7 18-22
16 高阻连接线 0.6-0.8 16-18
17 低阻连接线 15-17 19-21
18 倍频输出线 2-2.3
20 编码输入线 1-2.3 。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 98228055 CN2331091Y (zh) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | 微波倍频调制收发器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 98228055 CN2331091Y (zh) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | 微波倍频调制收发器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2331091Y true CN2331091Y (zh) | 1999-07-28 |
Family
ID=33978253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 98228055 Expired - Fee Related CN2331091Y (zh) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | 微波倍频调制收发器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2331091Y (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109104826A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-12-28 | 安徽华东光电技术研究所有限公司 | 一种倍频调制器的制作工艺 |
| CN109286080A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-01-29 | 北京无线电测量研究所 | 一种极化装置 |
-
1998
- 1998-01-16 CN CN 98228055 patent/CN2331091Y/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN109286080A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-01-29 | 北京无线电测量研究所 | 一种极化装置 |
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