RU2723466C1 - Microwave mixer - Google Patents

Microwave mixer Download PDF

Info

Publication number
RU2723466C1
RU2723466C1 RU2019145513A RU2019145513A RU2723466C1 RU 2723466 C1 RU2723466 C1 RU 2723466C1 RU 2019145513 A RU2019145513 A RU 2019145513A RU 2019145513 A RU2019145513 A RU 2019145513A RU 2723466 C1 RU2723466 C1 RU 2723466C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
input
resonators
power divider
board
Prior art date
Application number
RU2019145513A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Чиликов
Аркадий Максимович Щитов
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Техноякс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Техноякс" filed Critical Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Техноякс"
Priority to RU2019145513A priority Critical patent/RU2723466C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2723466C1 publication Critical patent/RU2723466C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
    • H03D7/12—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing by means of semiconductor devices having more than two electrodes
    • H03D7/125—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing by means of semiconductor devices having more than two electrodes with field effect transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D9/00—Demodulation or transference of modulation of modulated electromagnetic waves
    • H03D9/06—Transference of modulation using distributed inductance and capacitance
    • H03D9/0658—Transference of modulation using distributed inductance and capacitance by means of semiconductor devices having more than two electrodes
    • H03D9/0675—Transference of modulation using distributed inductance and capacitance by means of semiconductor devices having more than two electrodes using field effect transistors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering.SUBSTANCE: invention relates to the radio engineering. Mixer comprises a metal base on one side of which there is a Lange coupler circuit board, one of which is a microwave signal input, the other input is an intermediate frequency (IF) signal output, a power divider board is installed on the other side of the base, the input of which is a heterodyne input, outputs of the power divider are made in the form of capacitive open loops that excite slot resonators orthogonally located on the side of back metallization of the power divider board, which cross them perpendicularly in the middle of their length. Conversion circuit is in form of two bi-diode balanced circuits relative the heterodyne signal. Common points of connection of diodes of each circuit are connected to ends of output lines of Lange coupler, other outputs of each pair of diodes are connected to opposite sides of corresponding slotted resonators.EFFECT: technical result of the proposed solution is expansion of working frequency bands of the input microwave signal, heterodyne signal and IF signal with provision of the zero IF operation mode, as well as increased isolation of heterodyne-signal and heterodyne-IF circuits.5 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к устройствам преобразования сверхвысокочастотных (СВЧ) колебаний в сигналы промежуточной частоты, и может быть использовано в приемопередающей и измерительной аппаратуре.The invention relates to radio engineering, and in particular to devices for converting microwave (microwave) oscillations into intermediate frequency signals, and can be used in transceiver and measuring equipment.

Среди СВЧ-смесителей наиболее сложными в проектировании и изготовлении являются устройства с наложением диапазонов и многооктавным перекрытием по частоте входного СВЧ-сигнала, сигнала гетеродина и сигнала промежуточной частоты (ПЧ), которые при этом обеспечивают малые потери преобразования и высокую изоляцию каналов. Как правило, такие устройства выполняются в виде тройных балансных смесителей, что требует 8-ми идентичных смесительных диодов и, соответственно, высокого уровня мощности сигнала гетеродина. Так, например, известны модели тройных балансных смесителей типа TB0440LW1 фирмы Narda-MITEQ (США) и модель М50 фирмы МАСОМ (США).Among microwave mixers, the most difficult to design and manufacture are band-laying devices with multi-octave frequency overlapping of the input microwave signal, the local oscillator signal and the intermediate frequency (IF) signal, which at the same time provide low conversion losses and high channel isolation. Typically, such devices are made in the form of triple balanced mixers, which requires 8 identical mixing diodes and, accordingly, a high power level of the local oscillator signal. For example, models of triple balanced mixers of the TB0440LW1 type from Narda-MITEQ (USA) and the M50 from MACOM (USA) are known.

Так же из уровня техники известен смеситель, описанный в патенте на изобретение RU 2479918, содержащий диэлектрическую подложку, на одной стороне которой расположены две микрополосковые линии (МПЛ), являющиеся входами трактов сигнала СВЧ и гетеродина, на другой стороне в металлизации выполнены щелевые линии трактов, расположенные соосно друг другу и ортогонально к соответствующей МПЛ. Один конец щелевых линий закорочен, а другой является входом схемы преобразования. В щелевую линию каждого тракта параллельно ее входу в схему со стороны каждого проводника, введены короткозамкнутые отрезки щелевых линий, выполненные с длиной, равной

Figure 00000001
длины волны гетеродина - в тракте гетеродина и
Figure 00000002
длины волны сигнала - в тракте сигнала.The mixer is also known from the prior art, described in patent RU 2479918, comprising a dielectric substrate, on one side of which are two microstrip lines (MPL), which are inputs of microwave and local oscillator signal paths, slotted path lines are made on the other side in metallization, located coaxially to each other and orthogonal to the corresponding MPL. One end of the slit lines is shorted, and the other is the input to the conversion circuit. In the slot line of each path parallel to its entrance to the circuit from the side of each conductor, short-circuited segments of slot lines are introduced, made with a length equal to
Figure 00000001
the local oscillator wavelengths are in the local oscillator path and
Figure 00000002
wavelength of the signal - in the signal path.

Недостатком данного технического решения является наличие многочисленных короткозамкнутых и разомкнутых отрезков линий в трактах входного СВЧ-сигнала и гетеродина, которые ограничивают рабочую полосу частот. Еще одним недостатком является наличие противофазного трансформатора в выходном тракте сигнала ПЧ, что препятствует прохождению сигнала постоянного тока. Это существенно ограничивает полосу пропускания сигнала ПЧ и исключает использование смесителя в режиме фазового детектора.The disadvantage of this technical solution is the presence of numerous short-circuited and open line segments in the paths of the input microwave signal and the local oscillator, which limit the working frequency band. Another disadvantage is the presence of an out-of-phase transformer in the output path of the IF signal, which prevents the passage of the DC signal. This significantly limits the bandwidth of the IF signal and eliminates the use of a mixer in phase detector mode.

В качестве наиболее близкого аналога для заявляемого технического решения по числу одинаковых признаков и достигаемому эффекту выбран двойной балансный смеситель СВЧ на полевых транзисторах, описанный в патенте на изобретение US 4603435. Устройство смесителя включает диэлектрическую подложку, на одной стороне которой расположены микрополосковые проводники, являющиеся входами высокочастотного сигнала и гетеродина, соединенные с направленным ответвителем Ланге, схему преобразования на четырех полевых транзисторах, соединенных по двойной балансной схеме, и выходной тракт с усилителем мощности промежуточной частоты.As the closest analogue to the claimed technical solution according to the number of identical features and the achieved effect, a double balanced microwave field-effect transistor mixer is described, described in patent US 4603435. The mixer device includes a dielectric substrate, on one side of which there are microstrip conductors, which are high-frequency inputs a signal and a local oscillator connected to a directional Lange coupler, a conversion circuit for four field effect transistors connected in a double balanced circuit, and an output path with an intermediate frequency power amplifier.

Недостатком упомянутого смесителя является недостаточная развязка между входами сигнала и гетеродина, что обусловлено использованием в качестве развязывающего устройства, направленного ответвителя Ланге. Недостаточная развязка между линиями передачи сигналов ведет к увеличению потерь преобразования и к повышенному влиянию сигнала гетеродина на входной каскад, являющийся источником информационного сигнала. Кроме того, наличие фильтров в тракте сигнала ПЧ ограничивает полосу пропускания выходного сигнала смесителя.The disadvantage of this mixer is the insufficient isolation between the inputs of the signal and the local oscillator, which is due to the use of a directional Lange coupler as an decoupling device. Insufficient isolation between the signal lines leads to an increase in conversion losses and to an increased effect of the local oscillator signal on the input stage, which is the source of the information signal. In addition, the presence of filters in the IF signal path limits the passband of the mixer output signal.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание СВЧ-смесителя с широкой полосой рабочих частот и перекрытием диапазонов входного СВЧ-сигнала, гетеродина и сигнала ПЧ, а также с обеспечением развязок всех каналов, но менее сложным в проектировании и изготовлении, по сравнению с конструкциями тройных балансных смесителей.The technical problem to which the claimed invention is directed is the creation of a microwave mixer with a wide band of operating frequencies and overlapping ranges of the input microwave signal, local oscillator and IF signal, as well as providing decoupling of all channels, but less difficult to design and manufacture, Compared to triple balanced mixer designs.

Сущность решения данной задачи заключается в том, что в заявляемом смесителе СВЧ, содержащем плату (металлизированная диэлектрическая подложка) направленного ответвителя Ланге, один из входов которого микрополосковой линией соединен с входом тракта СВЧ сигнала, плату делителя мощности, схему преобразования, выполненную на четырех нелинейных элементах, каждая пара из которых включена по балансной схеме, согласно изобретению плата направленного ответвителя Ланге установлена на дополнительно введенном основании в виде металлической пластины, на другой стороне которого установлена плата делителя мощности, второй вход ответвителя соединен микрополосковой линией с выходом тракта сигнала промежуточной частоты, а вход делителя мощности соединен микрополосковой линией с входом тракта сигнала гетеродина, выходы делителя мощности выполнены в виде емкостных разомкнутых шлейфов длиной λср. гет/4, возбуждающих ортогонально расположенные со стороны обратной металлизации платы делителя мощности щелевые резонаторы длиной λср гет/2, пересекающих их перпендикулярно, по середине их длины и выполняющих совместно с резонаторами функцию симметрирующих трансформаторов, схема преобразования выполнена в виде двух двухдиодных балансных, относительно сигнала гетеродина, схем, общие точки соединения диодов каждой схемы подключены к концам выходных линий ответвителя Ланге, выполненных в виде параллельно расположенных микрополосковых линий, а другие выводы каждой пары диодов подключены к противоположным сторонам соответствующих щелевых резонаторов, при этом выполнены пазы в металлической пластине и вырезы в обратной металлизации диэлектрической подложки платы ответвителя Ланге, соответствующие по форме резонаторам.The essence of the solution of this problem lies in the fact that in the inventive microwave mixer containing a board (metallized dielectric substrate) of a directional Lange coupler, one of the inputs of which is connected by a microstrip line to the input of the microwave signal path, a power divider board, a conversion circuit made on four nonlinear elements , each pair of which is connected in a balanced circuit, according to the invention, the Lange directional coupler board is mounted on an additionally inserted base in the form of a metal plate, on the other side of which a power divider board is installed, the second input of the coupler is connected by a microstrip line to the output of the intermediate frequency signal path, and the input the power divider is connected by a microstrip line to the input of the local oscillator signal path, the outputs of the power divider are made in the form of capacitive open loops of length λ cf. get / 4, exciting slot resonators of length λ cf get / 2 orthogonally located on the reverse metallization side of the power divider board, intersecting them perpendicularly in the middle of their length and performing the function of balancing transformers together with the resonators, the conversion circuit is made in the form of two two-diode balanced, relatively the local oscillator signal, the circuits, the common connection points of the diodes of each circuit are connected to the ends of the output lines of the Lange coupler, made in the form of parallel microstrip lines, and the other outputs of each pair of diodes are connected to the opposite sides of the corresponding slot resonators, while grooves are made in the metal plate and cutouts in the reverse metallization of the dielectric substrate of the Lange coupler board, corresponding in shape to the resonators.

В вариантах исполнения устройства емкостные разомкнутые микрополосковые шлейфы имеют в плане ступенчато-трапециевидную форму, что улучшает согласование тракта гетеродина и приводит к более эффективному возбуждению щелевых резонаторов.In embodiments of the device, capacitive open microstrip loops have a stepped-trapezoidal shape in plan, which improves the coordination of the local oscillator path and leads to more efficient excitation of slot resonators.

Концы щелевых резонаторов, формирующих противофазный сигнал гетеродина, выполнены заостренными, что приводит к расширению рабочей полосы сигнала гетеродина.The ends of the slot resonators forming the antiphase signal of the local oscillator are pointed, which leads to the expansion of the working band of the local oscillator signal.

В платах ответвителя и делителя мощности в качестве диэлектрика выбран кварц со значением относительной диэлектрической проницаемости (ε=3,8), что смягчает требования к точности выполнения печатного рисунка, относительно материалов с более высоким значением ε.In the coupler and power divider boards, quartz with a relative permittivity value (ε = 3.8) is selected as the dielectric, which softens the requirements for the accuracy of the printed pattern with respect to materials with a higher ε value.

Балочные выводы диодов со стороны щелевых резонаторов устанавливают на металлические подставки как можно ближе к краю резонатора, что приводит к повышению надежности устройства за счет уменьшения механической нагрузки на диоды.The beam leads of the diodes from the side of the slot resonators are mounted on metal supports as close to the edge of the resonator as possible, which leads to an increase in the reliability of the device by reducing the mechanical load on the diodes.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг. 1 - эквивалентная схема заявляемого смесителя;in FIG. 1 is an equivalent circuit of the inventive mixer;

на фиг. 2 - вид смесителя со стороны платы ответвителя Ланге;in FIG. 2 - view of the mixer from the side of the Lange coupler board;

на фиг. 3 - вид смесителя со стороны платы делителя мощности;in FIG. 3 - view of the mixer from the side of the power divider board;

на фиг. 4 - обратная металлизация платы делителя мощности;in FIG. 4 - reverse metallization of the power divider board;

на фиг. 5 - основание смесителя в виде металлической пластины;in FIG. 5 - the base of the mixer in the form of a metal plate;

на фиг. 6 - обратная металлизация платы ответвителя Ланге;in FIG. 6 - reverse metallization of the Lange coupler board;

на фиг. 7 - расчетные и экспериментальные характеристики смесителя.in FIG. 7 - calculated and experimental characteristics of the mixer.

Смеситель включает направленный ответвитель Ланге 1, один из входов которого МПЛ 2 соединен с входом тракта СВЧ-сигнала, а второй вход ответвителя соединен МПЛ 3 с выходом тракта сигнала ПЧ, выходы ответвителя 1 подключены через параллельные симметричные МПЛ 4 и 5 к схемам преобразования 6 и 7, каждая из которых выполнена по двухдиодной балансной схеме относительно сигнала гетеродина на диодах 8-11 типа А-91147-3 и подключена общей точкой диодов к концам выходных МПЛ 4 и 5 ответвителя Ланге 1, другие выводы каждой пары диодов через симметрирующие трансформаторы 12 и 13 подключены к кольцевому равноплечему делителю мощности 14, вход которого соединен МПЛ 15 с входом тракта сигнала гетеродина (фиг. 1). Платы направленного ответвителя 16 и делителя мощности 17 устанавливаются с разных сторон на металлическую пластину 18 (основание), которая кроме функции контактного элемента выполняет еще и функцию несущего элемента конструкции, обеспечивая ее прочность (фиг. 2 и 3). Тракт гетеродина представляет из себя МПЛ 14, которая является входом делителя мощности 14, выходы которого выполнены в виде емкостных разомкнутых шлейфов 19 и 20 (фиг. 3), которые возбуждают ортогонально расположенные щелевые резонаторы 21 и 22 соответственно. Резонаторы 21 и 22 выполнены со стороны обратной металлизации 23 платы делителя мощности 17 (фиг. 4) и совместно с шлейфами 19 и 20 выполняют функцию симметрирующих трансформаторов 12 и 13. Диоды 8-11 в каждом канале подключены к разным сторонам щелевых резонаторов 21 и 22, по середине их длины. Для предотвращения замыкания резонаторов 21 и 22 в металлической пластине (основании) 16 (фиг. 5) выполнены пазы 24 и 25, а в обратной металлизации 26 платы ответвителя Ланге 16 - вырезы 27 и 28. Пазы 24 и 25 и вырезы 27 и 28 расположены соосно резонаторам 21 и 22 и повторяют проекцию их формы.The mixer includes a directional coupler Lange 1, one of the inputs of which the MPL 2 is connected to the input of the microwave signal path, and the second input of the coupler is connected to the MPL 3 with the output of the IF signal path, the outputs of the coupler 1 are connected via parallel symmetric MPL 4 and 5 to the conversion circuits 6 and 7, each of which is made according to a two-diode balanced circuit with respect to the local oscillator signal on diodes 8-11 of type A-91147-3 and connected by a common point of the diodes to the ends of the output MPLs 4 and 5 of the Lange 1 coupler, the other outputs of each pair of diodes through balancing transformers 12 and 13 are connected to an equal-arm ring power divider 14, the input of which is connected to the MPL 15 with the input of the local oscillator signal path (Fig. 1). The boards of the directional coupler 16 and the power divider 17 are installed on different sides on a metal plate 18 (base), which, in addition to the function of the contact element, also performs the function of the supporting structural element, ensuring its strength (Fig. 2 and 3). The local oscillator path is an MPL 14, which is the input of a power divider 14, the outputs of which are made in the form of capacitive open loops 19 and 20 (Fig. 3), which excite orthogonally located slot resonators 21 and 22, respectively. The resonators 21 and 22 are made on the reverse metallization side 23 of the power divider board 17 (Fig. 4) and, together with the loops 19 and 20, perform the function of balancing transformers 12 and 13. Diodes 8-11 in each channel are connected to different sides of the slotted resonators 21 and 22 , in the middle of their length. To prevent shorting of the resonators 21 and 22 in the metal plate (base) 16 (Fig. 5), grooves 24 and 25 are made, and in the reverse metallization 26 of the Lange coupler board 16, cutouts 27 and 28 are made. Grooves 24 and 25 and cutouts 27 and 28 are located coaxially to the resonators 21 and 22 and repeat the projection of their shape.

Микрополосковые шлейфы 19 и 20, выполненные в виде емкостного отрезка, имеют в плане ступенчато-трапециевидную форму, что улучшает согласование и приводит к более эффективному возбуждению щелевых резонаторов.Microstrip loops 19 and 20, made in the form of a capacitive segment, have a stepped-trapezoidal shape in plan, which improves coordination and leads to more efficient excitation of slot resonators.

Концы щелевых резонаторов 21 и 22, формирующие противофазный сигнал гетеродина, выполнены заостренными, что приводит к расширению рабочей полосы сигнала гетеродина.The ends of the slit resonators 21 and 22, forming the antiphase local oscillator signal, are made pointed, which leads to the expansion of the working band of the local oscillator signal.

В платах (это диэлектрические подложки с размещенными на ней соответственно ответвителя Ланге 16 и делителя мощности 17) в качестве диэлектрика выбран кварц (ε=3,8), что смягчает требования к точности выполнения печатного рисунка по сравнению с материалами, имеющими большее значение относительной диэлектрической проницаемости (ε).In the boards (these are dielectric substrates with a Lange 16 coupler and a power divider 17 respectively), quartz (ε = 3.8) is selected as the dielectric, which softens the requirements for the accuracy of the printed pattern in comparison with materials that have a higher relative dielectric value permeability (ε).

Балочные выводы диодов 8-11 со стороны щелевых резонаторов 21 и 22 устанавливают на металлические подставки 29-32 как можно ближе к краю резонаторов по середине их длины, что повышает надежность устройства за счет уменьшения механической нагрузки на диоды.The beam leads of the diodes 8-11 from the side of the slotted resonators 21 and 22 are mounted on metal supports 29-32 as close to the edge of the resonators as possible in the middle of their length, which increases the reliability of the device by reducing the mechanical load on the diodes.

Принцип работы смесителя заключается в следующем.The principle of operation of the mixer is as follows.

Входной СВЧ-сигнал передается по МПЛ 2 на вход ответвителя Ланге 1 и разделяется на два канала с разностью фаз 90° и по МПЛ 4 и 5 поступает на входы схем преобразования 6 и 7. Сигнал гетеродина по МПЛ 15 поступает на вход равноплечего кольцевого делителя мощности 14, где делится на два синфазных канала, а далее с помощью разомкнутых шлейфов 19 и 20 (длиной λср гет/4) возбуждает симметрично расположенные относительно друг друга щелевые резонаторы 21 и 22 соответственно. Резонаторы формируют противофазный сигнал в полосе частот гетеродина. Диоды 8-11 ориентированы так, что в разных каналах они открываются сигналом гетеродина синфазно. Сигнал промежуточной частоты передается в каждом канале по МПЛ 4 и 5, поступает на выход ответвителя Ланге 1, где складываясь в фазе от двух схем преобразования 6 и 7 передается по МПЛ 3 на выход сигнала ПЧ.The input microwave signal is transmitted through MPL 2 to the input of the Lange 1 coupler and is divided into two channels with a phase difference of 90 ° and MPL 4 and 5 is fed to the inputs of conversion circuits 6 and 7. The signal of the local oscillator from MPL 15 is fed to the input of the equal-arm ring power divider 14, where it is divided into two common-mode channels, and then, using open loops 19 and 20 (length λ cf get / 4), it excites slot resonators 21 and 22, symmetrically located relative to each other, respectively. Resonators form an antiphase signal in the local oscillator frequency band. Diodes 8-11 are oriented so that in different channels they are opened by the local oscillator signal in phase. An intermediate frequency signal is transmitted in each channel via MPL 4 and 5, and is output to the Lange 1 coupler, where, when added in phase from two conversion circuits 6 and 7, it is transmitted via MPL 3 to the IF signal output.

Диапазон частот смесителя по входу гетеродина определяется диапазоном рабочих частот делителя мощности и симметрирующих трансформаторов, состоящих из емкостных шлейфов и щелевых резонаторов. Диапазон по входу СВЧ-сигнала и по выходу ПЧ определяется рабочей полосой ответвителя Ланге. В виду наличия двух схем преобразования, расположенных в разных каналах ответвителя, при определенном соотношении частот, если хоть один сигнал (входной или ПЧ) попадает в полосу ответвителя Ланге, то будет наблюдаться преобразование частоты, однако потери преобразования будут несколько хуже (на 3-4 дБ). При попадании в диапазон ответвителя Ланге и входного СВЧ-сигнала, и сигнала ПЧ потери преобразования минимальны за счет синфазного сложения продуктов преобразования в двух каналах ответвителя. Развязка каналов гетеродин-сигнал и гетеродин-ПЧ реализуется за счет баланса в смесителях, ортогональности полей сигнала и гетеродина в месте установки диодов, которая обеспечивается конструкцией, а также ослаблением сигнала при прохождении ответвителя Ланге. Развязка сигнал-ПЧ обеспечивается изоляцией входов ответвителя Ланге. Еще одной особенностью является идентичность с точки зрения конструкции входов СВЧ-сигнала и сигнала ПЧ.The frequency range of the mixer at the input of the local oscillator is determined by the range of operating frequencies of the power divider and balancing transformers, consisting of capacitive loops and slot resonators. The range at the input of the microwave signal and at the output of the inverter is determined by the operating band of the Lange coupler. In view of the presence of two conversion schemes located in different channels of the coupler, with a certain frequency ratio, if at least one signal (input or IF) falls into the Lange coupler band, then frequency conversion will be observed, however, the conversion losses will be slightly worse (3-4 dB). If both the input microwave signal and the IF signal fall into the range of the Lange coupler, the conversion loss is minimal due to the in-phase addition of the conversion products in the two channels of the coupler. The isolation of the local oscillator signal and the local oscillator frequency converter is realized due to the balance in the mixers, the orthogonality of the signal and local oscillator fields at the installation site of the diodes, which is ensured by the design, as well as the attenuation of the signal during the passage of the Lange coupler. The signal-IF isolation is provided by isolating the inputs of the Lange coupler. Another feature is the identity in terms of the design of the inputs of the microwave signal and the IF signal.

Моделирование и опытное испытание образца смесителя показали следующие результаты (фиг. 7). На двух верхних диаграммах изображены зависимости потерь преобразования от частоты: диаграмма (фиг. 7а) получена при фиксированной частоте сигнала ПЧ, и по ней можно оценить рабочий диапазон частот входного СВЧ сигнала (7-37 ГГц), диаграмма (фиг. 7б) получена при фиксированной частоте гетеродина, что демонстрирует диапазон ПЧ (0-30 ГГц). Развязки каналов гетеродин-ПЧ (диаграмма фиг. 7в) и гетеродин-сигнал (диаграмма (фиг. 7г) составляют более 30 дБ в диапазоне частот от 1 до 40 ГГц.Modeling and pilot testing of a sample mixer showed the following results (Fig. 7). The upper two diagrams show the dependence of conversion losses on frequency: the diagram (Fig. 7a) is obtained at a fixed frequency of the IF signal, and it is possible to evaluate the working frequency range of the input microwave signal (7-37 GHz), the diagram (Fig. 7b) is obtained at fixed local oscillator frequency, which demonstrates the IF range (0-30 GHz). The interchanges of the local oscillator-IF channels (diagram of Fig. 7c) and the local oscillator signal (diagram (Fig. 7d) are more than 30 dB in the frequency range from 1 to 40 GHz.

Техническим результатом является расширение рабочих диапазонов частот входного СВЧ-сигнала, сигнала гетеродина и сигнала ПЧ с обеспечением режима работы на нулевой ПЧ, а также повышение изоляции трактов гетеродин-сигнал и гетеродин-ПЧ.The technical result is the extension of the operating frequency ranges of the input microwave signal, the local oscillator signal and the IF signal, ensuring the operation mode at zero IF, as well as increasing the isolation of the local oscillator signal and the local oscillator IF paths.

Claims (5)

1. Смеситель СВЧ, содержащий плату направленного ответвителя Ланге, один из входов которого микрополосковой линией соединен с входом тракта СВЧ сигнала, плату делителя мощности, схему преобразования, выполненную на четырех нелинейных элементах, каждая пара из которых включена по балансной схеме, отличающийся тем, что плата направленного ответвителя Ланге установлена на дополнительно введенном основании в виде металлической пластины, на другой стороне которого установлена плата делителя мощности, второй вход ответвителя соединен микрополосковой линией с выходом тракта сигнала промежуточной частоты, а вход делителя мощности соединен микрополосковой линией с входом тракта сигнала гетеродина, выходы делителя мощности выполнены в виде емкостных разомкнутых шлейфов, возбуждающих ортогонально расположенные со стороны обратной металлизации платы делителя мощности щелевые резонаторы, пересекающих их перпендикулярно посередине их длины и выполняющих совместно с резонаторами функцию симметрирующих трансформаторов, схема преобразования выполнена в виде двух двухдиодных балансных относительно сигнала гетеродина схем, общие точки соединения диодов каждой схемы подключены к концам выходных линий ответвителя Ланге, выполненных в виде параллельно расположенных микрополосковых линий, а другие выводы каждой пары диодов подключены к противоположным сторонам соответствующих щелевых резонаторов, при этом в металлической пластине выполнены пазы и вырезы в обратной металлизации платы ответвителя Ланге, соответствующие по форме резонаторам.1. Microwave mixer containing a Lange directional coupler board, one of the inputs of which is connected by a microstrip line to the input of the microwave signal path, a power divider board, a conversion circuit made on four nonlinear elements, each pair of which is connected in a balanced circuit, characterized in that the Lange directional coupler board is installed on an additionally inserted base in the form of a metal plate, on the other side of which a power divider board is installed, the second input of the coupler is connected by a microstrip line to the output of the intermediate frequency signal path, and the input of the power splitter is connected by a microstrip line to the input of the local oscillator signal path, outputs the power divider is made in the form of capacitive open loops, exciting slot resonators orthogonally located on the reverse metallization side of the power divider board, intersecting them perpendicularly in the middle of their length and performing symmetrically together with the resonators x transformers, the conversion circuit is made in the form of two two-diode circuits balanced relative to the local oscillator signal, the common connection points of the diodes of each circuit are connected to the ends of the output lines of the Lange coupler, made in the form of parallel microstrip lines, and the other outputs of each pair of diodes are connected to the opposite sides of the corresponding slotted resonators, while in the metal plate there are grooves and cuts in the reverse metallization of the Lange coupler board, corresponding in shape to the resonators. 2. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что шлейфы имеют в плане ступенчато-трапециевидную форму.2. The mixer according to claim 1, characterized in that the plumes have a stepped-trapezoidal shape in plan. 3. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что концы щелевых резонаторов выполнены заостренными.3. The mixer according to claim 1, characterized in that the ends of the slotted resonators are made pointed. 4. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что балочные выводы диодов со стороны щелевых резонаторов устанавливают на металлические подставки как можно ближе к краю резонатора.4. The mixer according to claim 1, characterized in that the beam outputs of the diodes from the side of the slotted resonators are mounted on metal supports as close as possible to the edge of the resonator. 5. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что в платах ответвителя и делителя мощности в качестве диэлектрика выбран кварц.5. The mixer according to claim 1, characterized in that quartz is selected as the dielectric in the coupler and power divider boards.
RU2019145513A 2019-12-30 2019-12-30 Microwave mixer RU2723466C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019145513A RU2723466C1 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Microwave mixer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019145513A RU2723466C1 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Microwave mixer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2723466C1 true RU2723466C1 (en) 2020-06-11

Family

ID=71095979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019145513A RU2723466C1 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Microwave mixer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2723466C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3532989A (en) * 1966-01-24 1970-10-06 Sage Laboratories High frequency signal combining
US4603435A (en) * 1984-08-20 1986-07-29 Gte Laboratories Incorporated Microwave mixer apparatus
RU2479918C2 (en) * 2010-10-14 2013-04-20 Открытое акционерное общество Омское производственное объединение "Радиозавод имени А.С. Попова" (РЕЛЕРО) Microwave mixer
RU2658093C1 (en) * 2017-02-27 2018-06-19 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Method of construction of compact power divider of microwave

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3532989A (en) * 1966-01-24 1970-10-06 Sage Laboratories High frequency signal combining
US4603435A (en) * 1984-08-20 1986-07-29 Gte Laboratories Incorporated Microwave mixer apparatus
RU2479918C2 (en) * 2010-10-14 2013-04-20 Открытое акционерное общество Омское производственное объединение "Радиозавод имени А.С. Попова" (РЕЛЕРО) Microwave mixer
RU2658093C1 (en) * 2017-02-27 2018-06-19 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Method of construction of compact power divider of microwave

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chiu et al. Investigation of a Wideband 90$^{\circ} $ Hybrid Coupler With an Arbitrary Coupling Level
Chen et al. Broadband monolithic passive baluns and monolithic double-balanced mixer
Nguyen Radio-frequency integrated-circuit engineering
US7187251B2 (en) DC isolated phase inverter and a ring hybrid coupler including the DC isolated phase inverter
US9300022B2 (en) Vaisman baluns and microwave devices employing the same
US8947160B2 (en) On-chip millimeter wave Lange coupler
Vassilev et al. A new 3-dB power divider for millimeter-wavelengths
Zhang et al. A millimeter-wave sub-harmonic self-oscillating mixer using dual-mode substrate integrated waveguide cavity
Tran et al. Modified broadside-coupled microstrip lines suitable for MIC and MMIC applications and a new class of broadside-coupled band-pass filters
Mansouree et al. Planar magic-tee using substrate integrated waveguide based on mode-conversion technique
RU2723466C1 (en) Microwave mixer
JP4501711B2 (en) Even harmonic mixer
Weerathunge et al. A miniaturized wilkinson power divider for mmic applications
Moghaddasi et al. Hybrid structure-based broadband field-rotation balun for millimeter-wave applications
Gallo Basics of RF electronics
CN112886175B (en) Lumped element unequal power divider and design method
US20200119692A1 (en) Radio frequency mixer
Tutt et al. A low loss, 5.5 GHz-20 GHz monolithic balun
Lu et al. Design of reflectionless bandpass filters based on asymmetric reciprocal filtering network
Drobotun et al. Compact planar ultra-wideband power dividers with frequency range up to 67 GHz for multichannel receivers
Zhan et al. Design of millimeter-wave wideband mixer with a novel IF block
RU2670216C1 (en) Planar polarization selector
US4380831A (en) Symmetric microwave mixer with improved isolation
Ahn et al. Small-sized wideband CVT-and CCT-ring filters
Shi et al. Passive components design based on LTCC technology for front-end module in Ka-band