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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Mischer wie beispielsweise
diejenigen, die in Superheterodyn-Funkernpfängern verwendet werden, und insbesondere
betrifft sie einen monolithischen Mikrowellen-Doppelgegentaktmischer
in Form einer integrierten Schaltung, der Mikrostreifen-Symmetrieübertrager
zum Koppeln des Funksignals und des lokalen Oszillators an einen Überkreuzungs-Diodenring umfasst.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Superheterodyn-Funkempfänger zum
genauen Abstimmen auf die Frequenz eines empfangenen Funksignals
sind altbekannt. Wie Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet
erkennen werden, beseitigen Superheterodyn-Funkempfänger die Notwendigkeit
von mehreren Stufen einer Frequenzfilterung, um einen Funkempfänger genau
auf die gewünschte
Frequenz abzustimmen. Dies verbessert nicht nur die Abstimmungsgenauigkeit,
sondern beseitigt auch viele Stufen einer variablen Bandpass-Filterung
(Abstimmung) und die Notwendigkeit derartige Filter genau auszurichten.
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In
einem Superheterodyn-Funkempfänger wird
das empfangene Funksignal mit dem Ausgang eines lokalen Oszillators
(LO) gemischt, um so eine Zwischenfrequenz (IF) zu bilden.
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Eine
derartige Mischung führt
zu der Bildung von Summen- und Differenz-Frequenzen in Übereinstimmung
mit altbekannten Prinzipien. Typischerweise wird die Differenzfrequenz
die Zwischenfrequenz (IF), die dann nach Bedarf weiter verarbeitet
wird.
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In ähnlicher
Weise empfängt
ein Mikrowellen-Mischer ein Funkfrequenz-(RF)-Signal und mischt
dieses mit dem Ausgang eines lokalen Oszillators (LO), um ein Zwischenfrequenz-(ff)-Signal
zu erzeugen.
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Wegen
der kurzen Wellenlänge
von Mikrowellen kann ein Mikrowellen-Mischer leicht auf einem monolithischen
integrierten Schaltungschip gebildet werden. Mikrowellen-Mischer
werden immer dann verwendet, wenn gewünscht wird das Mikrowellensignal
mit einer vergleichsweise hohen Frequenz auf ein Signal mit niedrigerer
Frequenz umzuwandeln, und zwar bei Anwendungen wie bei Satellitenkommunikationsempfängern, Direktbroadcasting-Satellitenempfängern, Aufwärts- und
Abwärts-Wandlern, elektronischen
Kriegsführungssystemen,
etc.
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Natürlich ist
es in irgendeinem derartigen Funkfrequenzsystem höchst wünschenswert
elektrische Impedanzen anzupassen. Somit ist es wünschenswert
die Impedanz des ankommenden Funkfrequenz-(RF)-Signals auf diejenige des Mischers anzupassen,
sowie das Signal von dem lokalen Oszillator (LO) daran anzupassen.
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Es
ist bekannt Symmetrieübertrager
(Balun) zu verwenden, um eine Impedanzanpassung zwischen dem Mischer
und dem ankommenden Funkfrequenz-(RF)-Signal, sowie dem Signal von
dem lokalen Oszillator (LO) zu erzielen. Jedoch verwenden derartige
gegenwärtige
Symmetrieübertrager,
wie der klassische Marchand Parallelleitungs-Symmetrieübertrager,
parallele, im Allgemeinen gerade Mikrostreifen, um eine Anpassung
der induktiven Impedanz zu bewirken. Wie Durchschnittsfachleute
in dem technischen Gebiet erkennen werden, werden derartige allgemein
gerade Mikrostreifen nicht in einer in der Realität effizienten
Weise gebildet. Der Grund zur Verwendung einer Symmetrieübertrager-Struktur besteht
darin RF Energie von einer unsymmetrischen Struktur auf eine symmetrische
(ausgeglichene) Struktur, z.B. eine Diodenring-Quad-Struktur, für den Fall
eines Mischers zu übertragen.
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Wegen
der sehr kurzen Wellenlänge
der elektromagnetischen Mikrowellenstrahlung sind derartige gerade
Symmetrieübertrager
nicht dafür
gedacht gewesen, um in der Vergangenheit ein übermäßiges Oberflächengebiet
der integrierten Schaltung zu belegen. Da jedoch die Herstellungstechniken
für integrierte
Schaltungen fortlaufend verbessert werden, werden jedoch Leitungsbreiten
und Komponentengrößen immer
kleiner, sodass die physikalischen Dimensionen von derartigen gegenwärtigen geraden
Symmetrieübertragern
im Vergleich übermäßig werden.
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An
sich ist es wünschenswert
eine kompaktere Impedanzanpassungseinrichtung oder einen Symmetrieübertrager
bereitzustellen, bei der/bei dem das Oberflächengebiet, das dafür benötigt wird, im
Vergleich mit herkömmlichen
Symmetrieübertragern
mit geraden Leitungen wesentlich verringert ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung ist ein monolithischer Mikrowellen-Doppelgegentaktmischer
in Form einer integrierten Schaltung, umfassend: (a) ein Substrat
mit einer ersten Oberfläche
und einer zweiten Oberfläche,
gegenüberliegend
zu der ersten Oberfläche;
wie in der EP-A-0419756 offenbart; dadurch gekennzeichnet, dass
der monolithische Mikrowellen-Doppelgegentaktmischer in Form einer
integrierten Schaltung ferner umfasst: (b) einen Funkfrequenz-Mikrostreifen-Symmetrietransformator,
der auf der ersten Oberfläche
des Substrats gebildet ist, wobei der Funkfrequenz-Mikrostreifen-Symmetrietransformator
umfasst: (i) einen ersten Mikrostreifen-Leiter, der so gebildet,
ist dass allgemein eine Schleife definiert wird; (ii) einen zweiten
Mikrostreifen-Leiter, der so gebildet ist, dass er allgemein parallel
zu einem ersten Abschnitt des ersten Mikrostreifen-Leiters ist;
(iii) einen dritten Mikrostreifen-Leiter, der so gebildet ist, dass er
allgemein parallel zu einem zweiten Abschnitt des ersten Mikrostreifen-Leiters ist; (iv)
einen Funkfrequenz-Eingangsanschluss in einer elektrischen Kommunikation
mit einem Ende des ersten Mikrostreifen-Leiters des Funkfrequenz-Mikrostreifen-Symmetrieübertragers;
(c) einen Lokaloszillator-Mikrostreifen-Symmetrietransformator,
der auf der ersten Oberfläche
des Substrats gebildet ist, wobei der Lokaloszillator-Mikrostreifen-Symmetrieübertrager
umfasst: (i) einen ersten Mikrostreifen-Leiter, der so gebildet ist, dass er
allgemein eine Schleife definiert; (ii) einen zweiten Mikrostreifen-Leiter,
der so gebildet ist, dass er allgemein parallel zu einem ersten
Abschnitt des ersten Mikrostreifen-Leiters ist; (iii) einen dritten
Mikrostreifen-Leiter, der so gebildet ist, dass er allgemein parallel
zu einem zweiten Abschnitt des ersten Mikrostreifen-Leiters ist;
(iv) einen Lokaloszillator-Eingangsanschluss in einer elektrischen
Kommunikation mit einem Ende des ersten Mikrostreifen-Leiters des
Lokaloszillator-Mikrostreifen-Symmetrietransformators; (d)
einen Überkreuzungs-Diodenring,
der auf dem Substrat gebildet ist und mit einem ersten Paar von gegenüberliegenden
Ecken davon in einer elektrischen Kommunikation mit dem Funkfrequenz-Symmetrietransformator
und einem zweiten Paar von gegenüberliegenden
Ecken davon in einer elektrischen Kommununikation mit dem Lokaloszillator-Mikrostreifen-Symmetrieübertrager,
und wobei ein Ausgang des Mischers an dem zweiten Paar von Ecken
des Überkreuzungs-Diodenrings
vorgesehen ist; (e) wobei der Funkfrequenz-Mikrostreifen-Symmetrietransformator
und der Lokaloszillator-Mikrostreifen-Symmetrieübertrager eine verbesserte
elektrische Isolation zwischen dem Funkfrequenzanschluss und dem Lokaloszillatoranschluss,
eine verbesserte Unterdrückung
eines unechten Ansprechverhaltens, und eine verbesserte Lokaloszillator- Rauschabweisung bereitstellen;
und (f) wobei der zweite und dritte Mikrostreifen-Leiter des Funkfrequenz-Mikrostreifen-Symmetrietransformators
und der zweite und dritte Mikrostreifen-Symmetrietransformator sich
um mehr als die Hälfte
um die Schleife herumerstrecken, die durch den ersten Mikrostreifen-Leiter
des Funkfrequenz-Mikrostreifen-Symmetrietransformators und des Lokaloszillator-Mikrostreifen-Symmetrietransformators
definiert wird.
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Der
Ausgang des Mischers kann von zwei Ecken des Überkreuzungsrings an jedem
der RF oder LF Speisepunkten gediplext sein.
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Der
Funkfrequenz-Mikrostreifen-Symmetrietransformator und der Lokaloszillator-Mikrostreifen-Symmetrietransformator
stellen eine verbesserte elektrische Isolation zwischen dem Funkfrequenzanschluss
und dem Lokaloszillator-Anschluss, eine verbesserte Unterdrückung eines
unechten. Ansprechverhaltens, und eine verbesserte Lokaloszillator-Rauschabweisung,
zusätzlich
zu der Bereitstellung einer Impedanzanpassung zwischen dem Funkfrequenz-(RF)-Signal
und dem lokalen Oszillator (LO) bereit.
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Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung definieren der erste Mikrostreifen-Leiter
des Funkfrequenz-Mikrostreifen-Symmetrietransformators und der erste
Mikrostreifen-Leiter des Lokaloszillator-Mikrostreifen-Symmetrieübertragers
beide allgemein eine Spirale, vorzugsweise eine rechteckförmige Spirale.
Der zweite und dritte Mikrostreifen-Leiter des Funkfrequenz-Mikrostreifen-Symmetrieübertragers
und der zweite und dritte Mikrosrieifen-Leiter des Lokaloszillator-Mikrostreifen-Symmetrietransformators
erstrecken sich vorzugsweise um mehr als den halben Weg um die Schleife
herum, die durch den ersten Mikrostreifen-Leiter des Funkfrequenz-Mikrostreifen-Symmetrietransformators
bzw. des Lokaloszillator-Mikrostreifen-Symmetrietransformators definiert
wird.
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Der
erste, zweite und dritte Mikrostreifen ist vorzugsweise ungefähr 8 Mikron
breit. Der Abstand zwischen angrenzenden Mikrostreifen ist vorzugsweise
ungefähr
8 Mikron. Der erste Mikrostreifen ist vorzugsweise in der Länge ungefähr 600 Mikron.
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Der
Funkfrequenz-Mikrostreifen-Symmetrieübertrager, der Lokaloszillator-Mikrostreifen-Symmetrieübertrager,
und der Überkreuzungs-Diodenring sind
vorzugsweise so konfiguriert, dass sie eine Fläche auf dem Substrat von ungefähr 0,533
mm × 1,22 mm
belegen.
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Ein
Funkfrequenz-Anpassungsnetz ist vorzugsweise zwischen dem Funkfrequenz-Eingangsanschluss
und dem Funkfrequenz-Mikrostreifen-Symmetrieübertrager gebildet. Das Funkfrequenz-Anpassungsnetz
umfasst vorzugsweise einen Kondensator und einen Induktor, die in
Reihe zueinander gebildet sind. In ähnlicher Weise ist vorzugsweise
eine Lokaloszillator-Anpassung zwischen dem Lokaloszillator-Eingangsanschluss
und dem Lokaloszillator-Mikrostreifen-Symmetrieübertrager gebildet. Das Lokaloszillator-Anpassungsnetz
umfasst vorzugsweise einen Kondensator und einen Induktor, die in
Reihe zueinander gebildet sind.
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Das
Substrat des monolithischen Mikrowellenmischers in Form einer integrierten
Schaltung der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise ein monolithisches
halb-isolierendes Galliumarsenid-Substrat.
Das Galliumarsenid-Substrat weist vorzugsweise eine Dicke von ungefähr 100 Mikron
auf.
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Der
Funkfrequenz-Mikrostreifen-Symmetrieübertrager, der Lokaloszillator-Mikrostreifen-Symmetrieübertrager,
und der Überkreuzungs-Diodenring sind
vorzugsweise auf dem Substrat über
einen epitaktischen Prozess eines Transistors mit einer hohen Elektronenmobilität (High
Electron Mobility Transistor; p-HEMT) gebildet, der eine 0,15 Mikron
Gatelänge
mit einer Grenzfrequenz der Einheits-Verstärkung größer als ungefähr 55 GHz
aufweist. Die Dioden des Überkreuzungs-Diodenrings
sind vorzugsweise über einen
40 Mikron peripheren High Electron Mobility Transistor (p-HEMT)
Epitaxieprozess gebildet.
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Diese,
sowie andere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich näher aus
der folgenden Beschreibung der Zeichnungen. Es sei darauf hingewiesen,
dass Änderungen
in dem spezifischen gezeigten und beschriebenen Aufbau innerhalb
des Umfangs der Ansprüche
durchgeführt
werden können.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung des Mikrostreifen-Symmetrieübertragers
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
perspektivische Ansicht des Mikrostreifen-Symmetrieübertragers
der 1;
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3 eine
schematische Darstellung des monolithischen Mikrowellen-Doppelgegentaktmischers
in Form einer integrierten Schaltung der vorliegenden Erfindung;
und
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4 eine
Draufsicht auf den monolithischen Mikrowellen-Doppelgegentaktmischer
in Form einer integrierten Schaltung der 3.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Bezugnehmend
nun auf 1 wird ein Funkfrequenz-(RF)-Signal
an dem Eingang 14 eines Parallelleitungs-Symmetieübertragers
(Symmetrietransformators) vorgesehen. Das Funkfrequenz-(RF)-Signal geht durch
serielle Mikrostreifen 10a und 10b, die als ein
einzelner Mikrostreifen gebildet sein können, wie in 2 gezeigt
und nachstehend diskutiert. Nach Durchlaufen durch die zwei Mikrostreifen 10a und 10b wird
das Funkfrequenz-(RF)-Signal an die Mikrostreifen 12a und 12b gekoppelt.
Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet werden erkennen,
dass verschiedene andere Schaltungsanordnungen, wie Filter, in dem
Signalpfad des Funkfreuquenz-(RF)-Signals, z.B. vor dem Eingang 14 oder den
zwischen den Mikrostreifen 10a, 10b, sein können.
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Die
Mikrostreifen 10a, 10b rufen einen Strom in entsprechenden
Mikrostreifen 12a und 12b hervor. Somit arbeiten
die Mikrostreifen 10a, 10b als Transformator-Primärkreise,
während
die Mikrostreifen 12a und 12b als Transformator-Sekundärkreise
arbeiten. Die Induktoren (Induktivitäten) 18a und 18b, die
jeweils in Reihe zu den Mikrostreifen 12a und 12b gebildet
sind, sind rückseitige
Kontaktierungslöcher, die
eine Signalmasse an den Enden der Mikrostreifen 12a und 12b bereitstellen,
was in der Kenntnis der Durchschnittsfachleute zwei Signale ergeben
wird, die zueinander 180° phasenverschoben
sind, wenn die Länge
der Mikrostreifen 12a und 12b sich einer Viertelwellenlänge des
gewünschten
Frequenzbandzentrums annähern.
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Die
ausgeglichene Struktur der 1 ist auf den
klassischen Marchand in-line Symmetrietransformator (Symmetrieübertrager)
gestützt.
Jedoch werden gemäß der vorliegenden
Erfindung die Symmetrieübertrager
(die Symmetrietransformatoren) mit rein Mikrostreifen-gekoppelten
Leitungen in einer allgemein spiralförmigen Konfiguration auf einem halb-isolierenden
Galliumarsenid (GaAs) monolithischen Mikrowellen-Substratmedium
in Form einer integrierten Schaltung (Monolithic Microwave Integrated
Circuit; MMIC) implementiert.
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Bezugnehmend
nun auf 2 ist die allgemein spiralförmige Konfiguration
der Funkfrequenz-(RF)-Symmetrietransformator-Mikrostreifen-Leiter 10a, 10b gezeigt,
die einen einzelnen kontinuierlichen Symmetrietransformator (Symmetrieübertrager) 10 bilden.
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Wie
sich leicht der 2 entnehmen lässt, definiert
der erste Mikrostreifen-Leiter 10 allgemein eine Schleife
oder eine rechteckförmige
Spirale. Die zweiten 12a und dritten 12b Mikrostreifen-Leiter
sind so gebildet, dass sie allgemein parallel zu dem ersten Mikrostreifen-Leiter 10 sind.
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Die
spiralförmige
Mikrostreifenstruktur der vorliegenden Erfindung besitzt den ausgeprägten Vorteil
einer Kompaktheit des Schaltungslayouts, während gleichzeitig eine sehr
gute Amplitudenbalance von weniger als 1 dB und eine sehr gute Phasenbalance
von 180° ± 3° über einem
sehr breiten Bereich von Mikrowellenfrequenzen erreicht wird.
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Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung weist jeder erste Mikrostreifen-Leiter 10 eine
Länge (wobei
die Länge
als derjenige Abschnitt des Mikrostreifens gemessen wird, der beim
Induzieren von Strom in andere der zweiten 12a und dritten 12b Mikrostreifen-Leiter
effektiv ist) auf, die von der Funkfrequenz-(RF)-Bandmittenfrequenz
und der Leitungsimpedanz gemäß altbekannter
Prinzipien abhängt.
Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beträgt
die Länge
des ersten Mikrostreifen-Leiters 10 ungefähr 600 Mikron.
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Die
Breite, die Dimension W, des ersten 10, zweiten 12a,
und dritten 12b Mikrostreifen-Leiters ist vorzugsweise
8 Mikron. Der Abstand, die Dimension S, zwischen angrenzenden Mikrostreifen-Leitern
beträgt
vorzugsweise ungefähr
8 Mikron. Die Dicke, die Dimension H, des Substrats ist vorzugsweise
ungefähr
100 Mikron.
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Kontaktierungslöcher 22 mit
niedriger Induktivität
stellen einen leitenden Pfad zu der Masseebene für mit Masse verbundene Abschnitte
der Schaltungsanordnung bereit.
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Die
Länge der
gekoppelten Mikrostreifen-Leiter bestimmt die Symmetrietransformator-Mittenfrequenz gemäß altbekannter
Prinzipien. In ähnlicher
Weise bestimmt die Übertragungsleitungsimpedanz
und der Grad der Kopplung zwischen angrenzenden Mikrostreifen-Leitern
die Symmetrietransformator-Bandbreite. Eine größere Übertragungsleitungs-Kopplung
erhöht
die gekoppelte Leitungsimpedanz des geraden Modes, um so eine vergleichsweise
breite Bandbreite und ein verbessertes Spannungs-Stehwellenverhältnis (VSWR)
an dem nichtausgeglichenen Eingangsanschluss und den ausgeglichenen
Ausgangsanschlüssen
bereitzustellen. Eine Funkfrequenz wird vorzugsweise an den Symmetrietransformator über einen
Bondungsdraht-Anschlussflecken 24 angelegt, der in einer
elektrischen Kommunikation mit einem Reihenkondensator 26 ist, der
weiter in einer elektrischen Kommunikation mit einem Reiheninduktor 28 ist.
Der Reihenkondensator 26 und ein Kondensator 27 ist
ebenfalls nach Masse gebildet, um so unerwünschte hohe Frequenzen auf Masse
kurzzuschließen,
und dadurch deren Einführung
in den Symmetrietransformator hinein zu verringern. Kondensatoren 26, 27 und
der Induktor 28 bilden ein Anpassungsnetz.
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Obwohl 10a, 10c und 10b als
getrennte oder einzelne Mikrostreifen-Leiter in 3 gezeigt
sind, sind sie vorzugsweise tatsächlich
als ein einzelner, langer Mikrostreifen-Leiter gebildet. In der
Tat können Abschnitte
des einzelnen Mikrostreifen-Leiters 10a, 10b, 10c,
auf die in der 4 mit 10 Bezug genommen
wird, ein Strom in beide 12a und 12b gleichzeitig
induzieren, während
andere Abschnitte des einzelnen Mikrostreifen-Leiters 10,
im Wesentlichen Strom nur in einen Mikrostreifen-Leiter 10a oder
einen Mikrostreifen-Leiter 12b induzieren.
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Der
Kondensator 26, 27 und der Reiheninduktor 28 arbeiten
zusammen, um ein Anpassungsnetz für das Funkfrequenzsignal zu
bilden, um so die Leitung von gewünschten Frequenzen an den Symmetrietransformator
zu unterstützen.
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Von
dem Reihenleiter 28 geht das Funkfrequenz-(RF)-Signal durch
den ersten Mikrostreifen-Leiter 10,
der allgemein eine geschlossene Schleife oder eine Spirale definiert.
Das Ende 30 des Eingangs-Mikrostreifens, wie in 1,
ist offen. Ein erstes induziertes Signal wird auf dem zweiten Mikrostreifen-Leiter 12a gebildet,
der an der Übertragungsleitung 32 vorgesehen
ist. In ähnlicher
Weise wird ein zweites induziertes Signal auf dem Mikrostreifen-Leiter 12b gebildet,
das ungefähr
180° phasenverschoben
zu dem Induzierungssignal ist, das auf dem Mikrostreifen-Leiter 12a gebildet
wird, und das auf der Übertragungsleitung 34 bereitgestellt
wird.
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Bezugnehmend
nun auf die 3 und 4 ist eine
Implementierung des Doppelgegentakt-Symmetrietransformators der vorliegenden
Erfindung in einem monolithischen Mikrowellen-Mischer in Form einer
integrierten Schaltung gezeigt. Gemäß dieser Implementierung des
Symmetrietransformators wird ein Funkfrequenz-(RF)-Signal an den
Eingang 24 angelegt und geht durch einen Reihenkondensator 26 und
einen Induktor 28.
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Der
erste Mikrostreifen-Leiter, der schematisch in 3 mit 10a, 10b und 10c dargestellt
ist, ist als ein einzelner kontinuierlicher Mikrostreifen-Leiter 10 in 4 gezeigt.
Ein einzelnes Mikrowellensignal wird in den Symmetrieübertrager
hinein gegeben. Die Mikrostreifen 12a und 12b sind
an jedem Ende auf Masse kurzgeschlossen. Wenn 12a und 12b jeweils
ungefähr
eine Viertelwellenlänge
(90°) sind, werden
sie offene Schaltungen an den Punkten 32 und 34.
Die Impedanz wird an diesen Punkten transformiert und die Signale
sind nur bei 32 und 34 um 180° phasenverschoben, und zwar
durch das Energieerhaltungsgesetz der Physik. Mikrostreifen-Leiter 40a und 40b stellen
eine Leitung der induzierten Signale von dem ersten Mikrostreifen-Leiter 12a bzw. dem
zweiten Mikrostreifen-Leiter 12 zu einem Überkreuzungs-Diodenring 44 bereit,
der eine erste Diode 45a, eine zweite Diode 45b,
eine dritte Diode 45c, und eine vierte Diode 45d umfasst,
die in einer standardmäßigen Vollwellen-Brückengleichrichter-Konfiguration gebildet
sind.
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Das
induzierte Signal von dem ersten Mikrostreifen-Leiter 12a und
das induzierte Signal von dem zweiten Mikrostreifen-Leiter 12b werden
an gegenüberliegende
Ecken des Überkreuzungs-Diodenrings 44 angelegt,
während
Ausgänge
des Überkreuzungs-Diodenrings
von den anderen Ecken davon genommen werden, wie dargestellt.
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In
einer allgemein symmetrischen Weise zu dem Funkfrequenz-Mikrostreifen-Symmetrietransformator
ist ein Lokaloszillator-Mikrostreifen-Symmetrietransformator aus
dem Eingang 74 des lokalen Oszillators (LO), dem Reihenkondensator 72 und
dem Induktor 73, dem mit Masse verbundenen Kondensator 70,
dem ersten Mikrostreifen-Leiter, dem ersten Mikrostreifen-Leiter 62a, 62b, 62c,
dem zweiten Mikrostreifen-Leiter 60a und seinem zugehörigen Kondensator 54 und
dem Induktor 68a, dem zweiten Mikrostreifen-Leiter 60b und
seinem zughörigen
Kondensator 56 und dem Induktor 68b gebildet.
Der Ausgang des Lokaloszillator-Mikrostreifen-Symmetrietransformators
wird an die gleichen Ecken des Überkreuzungs-Diodenrings 44 angelegt,
von wo der Ausgang genommen wird.
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Somit
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung ein monolithischer Mikrowellen-Doppelgegentakt-Mischer in Form einer
integrierten Schaltung (MMIC) bereitgestellt. Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung belegt der monolithische Mikrowellen-Doppelgegentakt-Mischer in Form einer
integrierten Schaltung eine Fläche
von nur 0,021'' × 0,048'' (0,533
mm × 1,22
mm).
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Die
allgemein spiralförmigen
Mikrostreifen-Symmetrietransformatoren der vorliegenden Erfindung,
die an den Funkfrequenz-(RF) und den Lokaloszillator-(LO)-Anschlüssen des
Mischers verwendet werden, ermöglichen
eine hohe Anschluss-zu-Anschluss Isolation, stellen eine Unterdrückung eines
unechten Ansprechverhaltens, und eine verbesserte Lokaloszillator-Rauschabweisung bereit.
Der Frequenzmischmechanismus der vorliegenden Erfindung ist ein
gefalterter (Überkreuzungs) Diodenring,
der vorzugsweise vier 10 Mikron Gate-Breite p-HEMT Dioden umfasst,
die an gegenüberliegenden
Eckend des Rings durch die Funkfrequenz-(RF) und Lokaloszillator-(LO)-Symmetrietransformatoren
angesteuert werden.
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Wie
voranstehend diskutiert wird die Schaltungsanordnung vorzugsweise
auf einem 100 Mikron dicken halb-isolierendem Galliumarsenid-(GaAs)-Substrat
unter Verwendung einer pseudomorphischen Epitaxieprozesstechnologie
eines High Electron Mobility Transistor (p-HEMT) hergestellt. Die
Dioden werden vorzugsweise unter Verwendung von 40 Mikron Peripherie-HEMT-Einrichtungen,
bei denen Drains und Sources davon zusammengeschaltet sind, konstruiert.
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Die
0,15 Mikron Gatelänge
p-HEMT Einrichtungen, die gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden, weisen eine Grenzfrequenz der Einheitsverstärkung, Fτ > 55 Ghz auf.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind der Umwandlungsverlust, die Isolation und die unechte Unterdrückung vergleichbar
mit denjenigen Parametern bei der gegenwärtigen Verwendung in der Mikrowellenschaltungs-Industrie,
die signifikant mehr Oberfläche
auf dem Substrat belegen. An sich verringert die vorliegende Erfindung
wesentlich das Oberflächengebiet,
das für
die Konstruktion eines monolithischen Mikrowellen-Doppelgegentakt-Mischers
in Form einer integrierten Schaltung benötigt wird, während die
kritischen Parameter davon innerhalb eines gewünschten Bereichs sind.
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Durchschnittsfachleute
in dem technischen Gebiet werden erkennen, dass verschiedene andere Substrate
als Galliumarsenid verwendet werden können. Ferner werden verschiedene
andere Herstellungstechniken für
integrierte Schaltungen, außer denjenigen,
die beschrieben und gezeigt werden, in Erwägung gezogen. Somit können diese
und andere Modifikationen und Hinzufügungen für Durchschnittsfachleute in
dem technischen Gebiet offensichtlich sein und können implementiert werden,
um die vorliegende Erfindung zur Verwendung in einer Vielzahl von
unterschiedlichen Anwendungen anzupassen.