DE3632002A1

DE3632002A1 - Cross-bar-quadratur-mischer

Info

Publication number: DE3632002A1
Application number: DE19863632002
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Menzel; Wolfgang Dipl Ing Schwab
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1986-09-20
Filing date: 1986-09-20
Publication date: 1988-04-07
Anticipated expiration: 2006-09-21
Also published as: DE3632002C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Cross-Bar-Quadratur-Mischer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Mischer werden z.B. benötigt zur Richtungserkennung beim Doppler radar, zur Seitenbandunterdrückung oder für homodyne Phasenmessung.

Es ist bekannt, zwei getrennte Mischer mit entsprechender Phasenverschiebung der zugeführten Signale zu verwenden, vgl. Skolnik, Introduction to Radar Systems, 2nd Edition, McGraw-Hill, 1980, S. 78 f. Diese Lösung erfordert hohen Aufwand und großen Platzbedarf. Es ist weiter bekannt, auf einer Leitung zwei Dioden im Abstand λ/8 zueinander anzu bringen. Diese Lösung weist hohe Verluste und eine geringe Entkopplung zwischen RF- und lokalem Signal (LO) auf. Bei der ersten Lösung ist außerdem eine Auskopplung des LO- Signals erforderlich, wenn ein einziger Oszillator für Sende- und LO-Signal benutzt werden soll.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Mischer der eingangs genannten Art anzugeben, der bei geringem Auf wand, geringen Verlusten und guter LO/RF-Entkopplung eine einfache gleichzeitige Benutzung des LO-Signals als Sende signal erlaubt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 be schrieben. Die weiteren Ansprüche beinhalten vorteilhafte Ausführungen der Erfindung. Die Erfindung ist im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung einen einfachen Cross-Bar-Quadratur-Mischer, Fig. 1 im Querschnitt durch die Hohlleiter mit Aufsicht auf das Substrat, Fig. 2 im Horizontalschnitt. Die Hohl leiter für das RF-Signal und das lokale Signal LO ver laufen parallel unmittelbar nebeneinander. Quer zur Lei tungsrichtung ist ein Substrat mit einer Koplanarleitung in den RF-Hohlleiter eingefügt. Die Metallisierungen sind schraffiert gezeichnet. Das Substrat ist durch eine Öffnung in der gemeinsamen Hohlleiterwand weitergeführt. Der Koplanar-Innenleiter ragt zur kapazitiven Ankopplung des LO-Signals ein Stück in dessen Hohlleiter hinein. In diesem Fall ist der LO-Hohlleiter hochkant gegenüber dem RF-Hohlleiter ausgerichtet. Die Ankopplung kann alternativ auch induktiv erfolgen, wie unten beim zweiten Ausfüh rungsbeispiel beschrieben.

Am der Auskopplung entgegengesetzten Ende ist die Kopla narleitung mit einem Absorber abgeschlossen. Dazu ist in diesem Bereich eine Aussparung in die Wand des RF-Hohl leiters um das Substrat gefräst.

Der RF-Hohlleiter ist hinter dem Substrat mit einem ver schiebbaren Kurzschluß abgeschlossen. Der LO-Hohlleiter dagegen kann weiterlaufen in einen Sendezweig.

Auf der Koplanarleitung sind zwei Mischerdioden D 1 und D 2 im Abstand λ/4 zueinander angeordnet, wodurch die ge wünschte Phasenverschiebung von 90° des LO-Signals ge schieht. Die Dioden werden senkrecht vom RF-Signal ange strahlt und so aufgrund ihrer Anordnung gegenphasig ange steuert. Der Koplanar-Innenleiter dient als gemeinsame Masse, die Außenleiter als getrennte ZF-Zuführungen ZF 1 und ZF 2. Sie sind gegen die Substratfassung isoliert. Über sie können außerdem die Dioden vorgespannt werden, Bias 1 und Bias 2.

Fig. 3 und 4 zeigen als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Cross-Bar-Quadratur-Gegentaktmischer, Fig. 3 im Querschnitt, Fig. 4 im Horizontalschnitt. Auf der Koplanarleitung sind jeweils zwei Dioden D 11 und D 12 und im Abstand λ/4 dazu D 21 und D 22 als Gegentaktmischer angebracht. Sie werden durch das senkrecht eingestrahlte RF-Signal gleichphasig angesteuert.

Der Koplanar-Innenleiter dient hier als ZF-Zuleitung. Die Trennung zwischen den ZF-Signalen ZF 1 und ZF 2 erfolgt durch eine Interdigitalstruktur im Innenleiter zwischen den Diodenpaaren. Die Koplanar-Außenleiter dienen jeweils als gemeinsame Masse für die Dioden D 11 und D 21 bzw. D 12 und D 22.

Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die LO-Ankopplung induktiv. Der Koplanar-Innenleiter bildet im LO-Hohlleiter eine Schleife zum Außenleiter hin. Die Breitseiten der Hohlleiter liegen jeweils in einer Ebene. Die LO-Ankopp lung kann alternativ auch kapazitiv erfolgen, wie oben beschrieben.

Da im Ausführungsbeispiel über den Koplanar-Innenleiter auch die ZF-Zuführung ZF 1 erfolgt, muß hier die Schleife gegen die Substratfassung isoliert sein und eine Auf trennung gegen den masseführenden Außenleiter erfolgen. Diese Auftrennung kann wiederum auf drei Arten überbrückt werden:
1. durch eine Koppelkapazität, indem eine Isolier folie mit einem metallischen Fleck aufgeklebt wird,
2. durch einen λ/2-Resonator auf der Substrat-Rückseite oder
3. durch die Kapazität Gehäuse-Isolierfolie-Substrat metallisierung, indem die Isolierfolie für die Substrat- Isolierung ein Stück weit über die Auftrennung gezogen wird.

Claims

1. Cross-Bar-Quadratur-Mischer, insbesondere für den Millimeterwellenbereich, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- die Hohlleiter für das RF-Signal (RF) und das lokale Signal (LO) verlaufen parallel unmittelbar neben einander;
- quer zur Leitungsrichtung ist ein Substrat mit einer Koplanarleitung in den Hohlleiter für das RF-Signal (RF) eingefügt; das Substrat ist durch eine Öffnung in der gemeinsamen Wand der beiden Hohlleiter weiter geführt; der Innenleiter der Koplanarleitung ragt zur Ankopplung des lokalen Signals (LO) in dessen Hohl leiter hinein;
- der Hohlleiter für das RF-Signal (RF) ist hinter dem Substrat mit einem verschiebbaren Kurzschluß abge schlossen;
- auf der Koplanarleitung sind im Abstand λ/4 zuein ander zwei Dioden (D 1, D 2) mit gemeinsamer Masse angebracht, die senkrecht vom RF-Signal bestrahlt werden.

2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Koplanar-Innenleiter als gemeinsame Masse dient, und daß die beiden Außenleiter als getrennte ZF-Zuführungen (ZF 1, ZF 2) für die beiden Dioden (D 1, D 2) dienen und gegen die Substratfassung isoliert sind.

3. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Dioden (D 11, D 12 bzw. D 21, D 22) als Gegen taktmischer im Abstand λ/4 auf der Koplanarleitung ange bracht sind, daß der Koplanar-Innenleiter zwischen den Diodenpaaren durch eine Interdigitalstruktur (ZF-Trennung) aufgetrennt ist und in seinen beiden getrennten Teilen jeweils als ZF-Zuführung (ZF 1, ZF 2) für die Diodenpaare dient, und daß die beiden Außenleiter jeweils als gemein same Masse für zwei Dioden dienen.

4. Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Koplanarleitung an dem der Ankopplung entgegengesetzten Ende durch einen Absorber abgeschlossen ist.

5. Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Koplanar-Innenleiter zur kapazi tiven Ankopplung in den Hohlleiter für das lokale Signal (LO) ragt, und daß dieser gegenüber dem Hohlleiter für das RF-Signal (RF) hochkant ausgerichtet ist.

6. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Koplanar-Innenleiter zur induk tiven Ankopplung im Hohlleiter für das lokale Signal (LO) eine Schleife bildet.

7. Mischer nach Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeich net, daß die Schleife gegen die Substratfassung isoliert ist und eine Auftrennung gegenüber dem Koplanar-Außen leiter aufweist.

8. Mischer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftrennung durch eine Koppelkapazität überbrückt ist.

9. Mischer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftrennung durch einen λ/2-Resonator auf der Rück seite des Substrats überbrückt ist.