DE3632008C2 - Quadratur-Mischer in Finline-Hohlleiter-Technik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Quadratur-Mischer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Mischer ist bereits aus der DE 28 16 915 A1 bekannt.

Mischer dieser Art werden z. B. benötigt zur Richtungserkennung beim Dopplerradar, zur Seitenbandunterdrückung oder für homodyne Phasen­ messung.

Der aus der DE 28 16 915 A1 bekannte Mischer ist in Streifenleiter- Hohlleitertechnik ausgeführt. Bei diesem Mischer kreuzen sich die Hohlleiter für das RF-Signal und das Trägersignal (LO-Signal) im Winkel von 90°. Im Kreuzungsbereich der beiden Hohlleiter ist ein Substrat angeordnet, auf dem eine planare Schaltungsstruktur in Streifenleitertechnik aufgebracht ist mit zwei Halbleiter-Mischer­ elementen.

Es ist ferner 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 aus Skolnik bekannten Lösung ist außerdem eine Auskopplung des LO-Signals erforderlich, wenn ein einziger Oszillator für Sen­ de- und LO-Signal benutzt werden soll.

In dem Artikel von W. Menzel "Millimeterwellen-Empfänger in Fin­ leitungstechnik"; in: Wiss. Ber. AEG-TELEFUNKEN 54 (1981) 4-5, Seiten 251 bis 253 ist weiterhin ein Finleitungs-Gegentaktmischer beschrieben, bei dem das RF-Signal vom Hohlleitereingang über einen Taper auf eine symmetrische Finleitung und das Trägersignal über eine unsymmetrische Finleitung auf eine Koplanarleitung gelangen. Im Übergangsbereich zwischen Fin- und Koplanarleitung sind zwei Mi­ scherdioden angeordnet. Eine Viertelwellenlänge hinter dem Übergang wird die Finleitung kurzgeschlossen.

Ein ähnlicher Mischer in Streifenleitungs-Hohlleitertechnik ist in dem Artikel von P.S. Tahim, G.M. Hayashibara und K. Chang "Design and Performance of W-Band Broad-Band Integrated Circuit Mixers"; in: IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. MTT- 31, No. 3, March 1983, Seiten 277-283 beschrieben.

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 erfolgt mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Die weiteren Ansprüche beinhalten vorteilhafte Ausführungen der Erfindung. Die Erfindung wird im folgen­ den anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen ein Ausführungsbeispiel in verschiedenen Schnitten.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den LO-Hohlleiter, mit Aufsicht auf das Finline-Substrat, wie es sich vom RF- Hohlleiter aus gesehen darstellt.

Fig. 2 zeigt einen Horizontalschnitt durch die gekreuzten Hohlleiter.

RF-Hohlleiter und LO-Hohlleiter kreuzen sich im Winkel von 90°. Dabei liegen die Breitseiten jeweils in einer Ebene. Der RF-Hohlleiter ist hinter der Kreuzung mit einem verschiebbaren Kurzschluß abgeschlossen. Der LO-Hohlleiter kann hinter der Kreuzung weiterlaufen in einen Sendezweig.

Das LO-Signal läuft teilweise in eine durch Taper ange­ paßte Finline. Die LO-Ankopplung kann durch Variation der Lage des Finline-Substrats im LO-Hohlleiter bezüglich dessen E-Feldes eingestellt werden. Das Substrat muß also nicht, wie sonst bei den meisten Finline-Anordnungen, in der Mitte des Hohlleiters eingeklemmt sein.

Der Schlitz der unilateralen Finline ist durch zwei Dioden D1, D2 im Abstand λ/4 zueinander überbrückt, wodurch die gewünschte Phasenverschiebung des LO-Signals von 90° erreicht wird. Das RF-Signal strahlt senkrecht gleich­ phasig durch den gekreuzten Hohlleiter auf die Dioden. Die eine Flosse der Finline dient als Masseanschluß. Die andere Flosse ist gegen die Substratfassung isoliert und zwischen den Dioden durch einen Querschlitz aufgetrennt in zwei Hälften, um eine getrennte Abführung der beiden ZF-Frequenzen ZF1 und ZF2 zu ermöglichen. Die Dioden D1 und D2 können so ebenfalls geblast werden. Die ZF-Signalzulei­ tungen sind nicht weiter dargestellt. Im einfachen Fall, bei niedrigen ZF-Frequenzen, erfolgt die Kontaktierung durch eine Koaxialleitung, deren Innenleiter auf die Substrat-Metallisierung gelötet ist.

Der Querschlitz ist im Ausführungsbeispiel durch eine Koppelkapazität überbrückt. Sie ist ausgeführt als auf die Substrat-Metallisierung geklebte Isolierfolie, die einen metallischen Fleck trägt. Alternativ dazu kann auf die Rückseite des Substrats ein λ/2-Resonator über dem Quer­ schlitz aufgebracht sein.

Durch Variation der Abmessungen des RF-Hohlleiters, z. B. durch Stufung oder Taperung zur Kreuzung hin, kann die LO/RF-Entkopplung noch verbessert werden.

Claims (5)

1. Quadratur-Mischer in Finline-Hohlleitertechnik, insbesondere für den Millimeterwellenbereich, bei dem sich die Hohlleiter für das RF-Si­ gnal und das Trägersignal im Winkel von 90° kreuzen und im Kreuzungsbe­ reich der beiden Hohlleiter ein mit einer planaren Schaltung verse­ henes Substrat angeordnet ist, auf dem sich zwei Halbleiter-Mi­ scherelemente in Form von Dioden befinden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - die Breitseiten der Hohlleiter befinden sich jeweils in einer Ebene;
• - der Hohlleiter für das RF-Signal (RF) ist hinter der Kreuzung mit einem verschiebbaren Kurzschluß abgeschlossen;
• - im Kreuzungsbereich ist ein Substrat mit einer Finline in den Hohlleiter für das Trägersignal (LO) eingefügt, derart, daß das RF-Signal (PF) senkrecht auf das Substrat strahlt;
• - der Schlitz der Finline ist durch die zwei Dioden (D1, D2) über­ brückt, die einen Abstand von λ/4 zueinander aufweisen;
• - die eine Flosse der Finline dient als Masseanschluß, die andere Flosse ist gegen die Substratfassung isoliert und zwischen den Dioden (D1, D2) durch einen Querschlitz aufgetrennt in zwei Hälften, die jeweils als Signalleitung für das erste und zweite ZF-Signal (ZF1, ZF2) dienen;
• - der Querschlitz in der Finleitungsflosse ist durch eine Koppel­ kapazität überbrückt.

2. Quadratur-Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ankopplung des Trägersignals (LO) durch die Lage des Substrats im Hohlleiter bezüglich dessen E-Feldes eingestellt ist.

3. Quadratur-Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hohlleiter für das RF-Signal (RF) zur Kreuzung hin abgestuft oder getapert ist.

4. Quadratur-Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Querschlitz in der Finleitungs-Flosse durch eine Koppelkapazität überbrückt ist, die aus einer aufgeklebten Isolierfolie mit einem metallischen Fleck besteht.

5. Quadratur-Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Querschlitz in der Finleitungs-Flosse durch einen λ/2-Resonator auf der Rückseite des Substrats überbrückt ist.