一種方向回溯天線的相位共軛電路設計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種方向回溯天線的相位共軛電路設計方法，通過利用晶體管線性混頻器為射頻輸入和本振信號提供混頻，利用平衡結構去除混頻結果中的同頻干擾，利用帶通濾波器去除混頻結果中的高頻干擾。本發(fā)明為無線傳感器網絡方向回溯天線提供了高精度的相位共軛電路設計方法，使得設計出來的電路結構簡單、輕便，可應用于設計包括無線傳感器網絡在內的短距離無線通信的相位共軛電路的設計。
【專利說明】一種方向回溯天線的相位共軛電路設計方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電子電路領域，具體涉及一種方向回溯天線的相位共軛電路技術。

【背景技術】
[0002] 在方向回溯天線相位共軛方案中，需要較高精度的相位共軛電路。外差混頻是構 造相位共軛電路常用的技術，即將輸入信號與兩倍頻的本振信號混頻得到與輸入信號頻率 相同相位共軛的輸出信號。在線性混頻和非線性混頻中[1，2]，線性混頻的信號功率較小， 但無非線性混頻因交調產生的相位誤差，只需去除同頻干擾和高頻干擾，電路較為簡單，適 合在低功率的無線傳感器網絡中應用。本發(fā)明給出一種工作在2. 45Ghz頻率的相位共軛電 路，利用場效應管的線性伏安特性通過四端口微帶混合環(huán)實現混頻，平衡結構去除同頻干 擾、帶通濾波去除高頻干擾，獲得了較高的相位精度。
[0003] 方向回溯天線在無線傳感器網絡中有著良好的應用前景，但是這種處于發(fā)展中的 新型天線還有許多需要解決的問題。不僅要解決天線陣列的組合，還要為天線提供實現回 溯功能的前端電路。例如，在相位共軛方案中，要求有較高的相位精度，解決混頻中的同頻 干擾、功率分配與耦合等。
[0004] 對比文件
[0005] [l]Miyamoto R Y, Qian Y, Itoh T. A reconfigurable active retrodirective/ direct conversion receiver array for wireless sensor systems[C]//Microwave Symposium Digest, 2001 IEEE MTT-S International. IEEE, 2001, 2:1119-1122.
[0006] [2]Miyamoto R Y, Qian Y, Itoh T.A retrodirective array using balanced quasi-optical FET mixers with conversion gain[C]//IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. 1999,2:655-658.


【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種方向回溯天線的相位共軛電路設計方法，以獲得工作 在2. 45GHz、具有較高相位精度、簡單輕便的相位共軛電路，使適合于無線傳感器網絡方向 回溯天線中應用。
[0008] 為了解決以上技術問題，本發(fā)明通過線性混頻消除交調相位誤差，平衡結構抑制 同頻干擾、四端口混合環(huán)進行功率分配與耦合，具體技術方案如下：
[0009] -種方向回溯天線的相位共軛電路設計方法，其特征在于包括以下步驟：
[0010] 步驟一，用晶體管線性混頻器為射頻輸入和本振信號提供混頻；
[0011] 步驟二，用平衡結構去除混頻結果中的同頻干擾；
[0012] 步驟三，用帶通濾波器去除混頻結果中的高頻干擾。
[0013] 所述步驟一具體過程如下：
[0014] 過程一,從晶體管柵極輸入本振信號νω (t) = VMcos ( ω wt)，以周期T = 2 31 / ω ω 調制漏-源溝道電導，得到周期時變溝道電導波形的一般形式為
[0015]

【權利要求】
1. 一種方向回溯天線的相位共軛電路設計方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟一，用晶體管線性混頻器為射頻輸入和本振信號提供混頻； 步驟二，用平衡結構去除混頻結果中的同頻干擾； 步驟三，用帶通濾波器去除混頻結果中的高頻干擾。
2. 根據權利要求1所述的一種方向回溯天線的相位共軛電路設計方法，其特征在所述 步驟一具體過程如下： 過程一，從晶體管柵極輸入本振信號
，以周期
調 制漏-源溝道電導，得到周期時變溝道電導波形的一般形式為
g〇和^分別是以為基頻時電導波形的直流分量大小和一次諧波系數，8"和小"分 別是以為基頻時電導波形的n次諧波系數和相位，n彡2 ; 過程二，從晶體管源極輸入射頻信號
與Gd(t)作用產生 漏-源極間電流為
利用頻率條件
，漏-源極間電流為
(3)式中 右邊第二項
與輸入信號頻率相同、初相位共軛，即為希望獲得的相位 共軛信號，右邊第一項是同頻干擾項，其他各項為高頻干擾項。
3. 根據權利要求1所述的一種方向回溯天線的相位共軛電路設計方法，其特征在所述 步驟二具體過程如下： 過程一，將射頻輸入
和本振
分別功率分配成兩個等功率的差分信號；VKF (t)分配為
和
?，vM(t)分配為
和
過程二，將Vkf1⑴和^⑴輸入到一個晶體管線性混頻器1，得到混頻電流iIF1⑴；將vKF2(t)和vL02(t)輸入到另一個晶體管線性混頻器2,得到混頻電流iIF2(t); 過程三，將iIF1 (t)與iIF2(t)耦合，輸出為iIF(t)，即為已去除了同頻干擾的信號，包含 期望的相位共軛信號和高頻干擾。
4. 根據權利要求1所述的一種方向回溯天線的相位共軛電路設計方法，其特征在所述 步驟三的具體過程為：在平衡結構的輸出端連接一個中心頻率為《KF的帶通濾波器，用以 只通過信號中頻率為《KF的成分，從而得到去除高頻干擾的頻率為《KF的相位共軛信號。
【文檔編號】H03D7/16GK104242827SQ201410529203
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權日:2014年10月9日
【發(fā)明者】解歡, 閆述 申請人:江蘇大學