專利名稱：微波混頻電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于接收微波信號(hào)并從該微波信號(hào)輸出中頻信號(hào)的微波混頻電路。
已知一種微波混頻電路，它包括用于產(chǎn)生振蕩信號(hào)的振蕩器、用于接收微波信號(hào)和振蕩信號(hào)的微帶線、用于從所接收到的微波信號(hào)和振蕩信號(hào)產(chǎn)生中頻信號(hào)的PIN二極管。
圖4是一現(xiàn)有技術(shù)微波混頻電路的部分平面示意圖。該現(xiàn)有技術(shù)微波混頻電路具有一個(gè)閉鎖方向(paralyzing direction)切換和中頻放大功能。通過輸入端1和2，分別將12千兆赫頻帶的垂直和水平偏振的微波信號(hào)加到微帶線6和7上。通過帶通濾波器4和5將接收到的垂直和水平偏振的微波信號(hào)與具有11.2千兆赫振蕩頻率的本地振蕩信號(hào)混頻，從而由肖特基勢壘二極管48和49產(chǎn)生1千兆赫的中頻信號(hào)。肖特基勢壘二極管48和49的陽極還加有正向偏置電流，以便降低當(dāng)本地振蕩信號(hào)強(qiáng)度較小時(shí)所引起的變頻損耗。中頻信號(hào)通過低通濾波器12和13，經(jīng)中頻放大器34和35、36和37放大，并被加至PIN二極管38和39上。
另一方面，有一比較器被施加一直流控制信號(hào)，該直流控制信號(hào)來自端子45，電壓為11或15伏，并且比較器將該直流控制信號(hào)與一參考電壓作比較。比較結(jié)果被提供給晶體管42和43的基極。當(dāng)直流控制信號(hào)的電壓為11伏時(shí)，晶體管42導(dǎo)通，而晶體管43截止，從而只使得中頻放大器36和37，以及PIN二極管39工作。因此，通過放大器40和41，在端子45處，輸出從水平偏振的微波信號(hào)中導(dǎo)出的中頻信號(hào)。同樣，當(dāng)直流控制信號(hào)的電壓為15伏時(shí)，晶體管43導(dǎo)通，而晶體管42截止，從而只使得中頻放大器34和35，以及PIN二極管38工作。因此，通過放大器40和41，在端子45處，輸出從垂直偏振的微波信號(hào)中導(dǎo)出的中頻信號(hào)。
本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的微波混頻電路。
依照本發(fā)明，提供了第一種可切換的微波信號(hào)混頻電路，它包括一振蕩器3，用于產(chǎn)生振蕩信號(hào)；第一和第二微帶線6和7，它們與振蕩器耦合，用于分別接收第一和第二微波信號(hào)和振蕩信號(hào)；偏壓控制電路54，用于交替產(chǎn)生第一和第二控制偏壓；第一和第二場效應(yīng)晶體管(FET)8和9，它們分別具有被施加第一和第二控制偏壓并與所述第一和第二微帶線連接的第一和第二柵極、被施加偏壓的漏極以及源極，用于根據(jù)控制偏壓交替地從來自第一和第二微帶線的第一和第二微波信號(hào)和振蕩信號(hào)產(chǎn)生第一和第二中頻信號(hào)；和一中頻信號(hào)輸出電路14-18、21，用于輸出選擇產(chǎn)生的中頻信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)。另外，還可在所述第一和第二FET以及輸出電路之間提供一Wilkinson分功器(divider)，用于在第一和第二FET之間提供絕緣。另外，還可提供與第一和第二微帶線耦合的第一和第二探針電路(probing circuit)24和25，用于將第一和第二微波轉(zhuǎn)換成包括第一和第二TEM波的第一和第二微波信號(hào)。
依照本發(fā)明，還提供了第二種可切換的微波信號(hào)混頻電路，它包括一振蕩器，用于產(chǎn)生振蕩信號(hào)；多條微帶線，用于分別接收多個(gè)微波信號(hào)，多條微帶線與振蕩器耦合；一偏壓控制線路，用于提供控制偏壓；多個(gè)FET，它們分別具有被施加控制偏壓并與微帶線連接的柵極、被施加偏壓的漏極以及源極，用于根據(jù)控制偏壓有選擇地從來自微帶線的微波信號(hào)和振蕩信號(hào)產(chǎn)生中頻信號(hào)；和一中頻信號(hào)輸出電路，用于輸出選擇產(chǎn)生的中頻信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)。
參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述，將更清楚本發(fā)明的目的和特征，其中

圖1是第一實(shí)施例中可切換微波混頻電路的部分平面示意圖；圖2是第二實(shí)施例中可切換微波混頻電路的部分平面示意圖；圖3是第三實(shí)施例中可切換微波混頻電路的部分平面示意圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)微波混頻電路的部分平面示意圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)Wilkinson分功器的電路圖；并且圖6是第二實(shí)施例中可切換微波混頻電路一部分的電路圖。
在所有附圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同或相應(yīng)的元件或部件。
以下將描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。
圖1是第一實(shí)施例可切換微波混頻電路的部分平面示意圖。
第一實(shí)施例的可切換微波信號(hào)混頻電路，形成于基片32上，它包括振蕩器3，用于產(chǎn)生振蕩信號(hào)；第一和第二微帶線6和7，用于通過端子1和2分別接收第一和第二微波信號(hào)，微帶線6和7又通過帶通濾波器4和5與振蕩器3耦合，用于分別接收振蕩信號(hào)；偏壓控制電路54，它包括第一和第二比較器19和20以及與切換控制信號(hào)對應(yīng)的端子21，用于交替產(chǎn)生第一和第二控制偏壓；第一和第二砷化鎵(GaAs)場效應(yīng)晶體管(FET)8和9，其第一和第二柵極被分別施加第一和第二控制偏壓并與第一和第二微帶線6和7連接，漏極被分別施加來自端子51的偏壓，而源極分別接地，場效應(yīng)晶體管8和9根據(jù)控制偏壓交替地從來自第一和第二微帶線6和7的第一和第二微波信號(hào)和振蕩信號(hào)產(chǎn)生第一和第二中頻信號(hào)；中頻信號(hào)輸出電路，它包括低通濾波器12和13，電容器52和53，以及微帶線14和15，每條微帶線都具有中頻的四分之一波長；中頻放大器17，它與微帶線14和微帶線15連接，用于在端子21處通過交流耦合電容器輸出選擇產(chǎn)生的中頻信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)。
偏壓控制電路54包括第一和第二比較器19和20以及與切換控制信號(hào)對應(yīng)的端子21，用于交替產(chǎn)生第一和第二控制偏壓。用于切換要被接收的微波信號(hào)之偏振方向的切換控制信號(hào)具有例如由衛(wèi)星廣播接收調(diào)諧器(未示出)提供的11伏或15伏的電壓。
以下將描述操作情況。
第二比較器20檢測切換控制信號(hào)是否具有大約15伏的電壓。當(dāng)對第二比較器20施加約15伏電壓的切換控制信號(hào)時(shí)，第二比較器20通過端子11和一電阻器將HIGH電壓(例如，接近零電壓的負(fù)電壓)提供給第二FET9的柵極。
在此情況下，將通過接收水平偏振的微波信號(hào)而提供的12千兆赫頻帶的第二微波信號(hào)通過端子2提供給微帶線7，還將來自本地振蕩器3的例如具有11.2千兆赫本地振蕩頻率的本地振蕩信號(hào)通過帶通濾波器5提供給微帶線7。第二FET9的漏極被施加一接近IDSS的漏電流，該電流由來自端子51的偏壓產(chǎn)生。第二FET9將第二微波信號(hào)變換成1千兆赫頻帶的中頻信號(hào)。由于第二FET9的漏極被施加由來自端子51的偏壓所產(chǎn)生的接近IDSS的漏電流，所以雖然由本地振蕩器3通過帶通濾波器5提供的輸出較弱，但是提供了適當(dāng)?shù)淖冾l特性。
帶通濾波器13對中頻信號(hào)進(jìn)行帶通處理，然后通過微帶線15將其提供給中頻放大器17，由中頻放大器17和18進(jìn)行放大，并于端子21處輸出。
中頻放大器17的輸入端還與微帶線14相連，微帶線14用于接收來自第一FET8的中頻信號(hào)。但是，在此情況下，第一FET8的柵極被施加具有LOW電平的偏壓控制信號(hào)，該電平具有夾斷電壓附近的負(fù)電壓，而向第一FET8的漏極提供近于零的漏電流，在第一FET8中，對12千兆赫微波信號(hào)的反射損耗較大，致使非線性工作不受影響。另外，在本地振蕩輸出的低頻率下，變頻損耗極大。因此，在這情況下，不在第一FET8處提供變頻。由此，將微波信號(hào)引進(jìn)微帶線14。皆具有四分之一波長的微帶線14和15起一匹配電路的作用，并提供相互隔離，從而只將來自第二FET9的中頻信號(hào)提供給中頻放大器17，并在端子21處輸出與來自微帶線7的微波信號(hào)對應(yīng)的中頻信號(hào)。
在把11伏的切換控制信號(hào)提供給端子21的情況下，第一FET8導(dǎo)通，而第二FET9截止。因此，來自端子1之垂直偏振波的微波信號(hào)被變換為中頻信號(hào)，并于端子21處輸出。
以下將描述第二實(shí)施例。
圖2是第二實(shí)施例可切換微波混頻電路的部分平面示意圖。
第二實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)和工作情況大致與第一實(shí)施例的相同。不同之處在于還提供了一個(gè)吸收電阻器16。
吸收電阻器16的第一端接至與電容器52連接的微帶線14的一端，而吸收電阻器16的第二端接至與電容器52連接的微帶線15的一端。
微帶線14和15以及吸收電阻器16形成一個(gè)Wilkinson分功器，致使微帶線14和15相互隔離。因此，第一或第二微波信號(hào)以良好的隔離度從端子21處輸出。
Yoshihiro Konishi于1993年6月20日在《形成高頻和微波電路的方法》一書中描述了Wilkinson分功器，該文之第205-207頁的一部分參考了1983年8月的IEEE Trans.MTT第31卷第8期第674-678頁“微帶線3-dB分支線耦合器的優(yōu)化設(shè)計(jì)”一文。
圖5是《形成高頻和微波電路的方法》一書第135頁所示的現(xiàn)有技術(shù)的Wilkinson n分功器的電路圖。標(biāo)號(hào)W表示長度為π/2的微帶線的特性阻抗，標(biāo)號(hào)R表示用于各輸出端之間隔離的吸收電阻器，其中W＝(nRLRg)1/2R＝RL圖6是第二實(shí)施例微波混頻電路一部分的電路圖。
假設(shè)Rg＝50歐姆，n＝2，并且RL＝50歐姆。于是，W＝(2×50×50)1/2＝71歐姆因此，吸收電阻器16的阻值為2RL＝100歐姆。
以下將描述第三實(shí)施例。
圖3是第三實(shí)施例可切換微波混合信號(hào)的部分平面示意圖。
第三實(shí)施例的可切換微波信號(hào)混頻電路包括第一和第二探針電路24和25，它們通過低噪聲放大器26和27以及28和29與第一和第二微帶線6和7耦合，其中每個(gè)低噪聲放大器都包括高電子遷移率晶體管(HEMT)，用于從波導(dǎo)30(圖中示出了截面)中接收第一和第二微波，并將水平偏振和垂直偏振的微波分別轉(zhuǎn)換成包括被施加至第一和第二微帶線6和7的第一和第二TEM波分量的第一和第二微波信號(hào)，其中第一和第二微帶線6和7用于通過端子1和2分別接收第一和第二微波信號(hào)，微帶線6和7又通過帶通濾波器4和5與振蕩器3耦合，用于分別接收振蕩信號(hào)。本實(shí)施例的可切換微波信號(hào)混頻電路還包括偏壓控制電路54，該電路54包括第一和第二比較器19和20以及與一切換控制信號(hào)對應(yīng)的端子21，用于交替產(chǎn)生的第一和第二控制偏壓；第一和第二砷化鎵(GaAs)FET8和9，其第一和第二柵極分別被施加第一和第二控制偏壓并與第一和第二微帶線6和7連接，漏極分別被施加來自端子51的偏壓，而源極分別接地，F(xiàn)ET8和9根據(jù)控制偏壓交替地從來自第一和第二微帶線6和7的第一和第二微波信號(hào)和振蕩信號(hào)產(chǎn)生第一和第二中頻信號(hào)；中頻信號(hào)輸出電路，該電路包括低通濾波器12和13，電容器52和53，微帶線14和15以及吸收電阻器16，微帶線14和15都具有中頻的四分之一波長；中頻放大器17，它與微帶線14和微帶線15連接，用于在端子21處通過交流耦合電容器輸出有選擇產(chǎn)生的中頻信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)。
以下將描述第三實(shí)施例的工作情況。
第二比較器20檢測切換控制信號(hào)是否具有大約15伏的電壓。當(dāng)?shù)诙容^器20被施加約15伏電壓的切換控制信號(hào)時(shí)，第二比較器20通過端子11和一電阻器將HIGH電壓(例如，接近零電壓的負(fù)電壓)提供給第二FET9的柵極。
在此情況下，將通過從波導(dǎo)30中接收水平偏振的微波信號(hào)而提供的12千兆赫頻帶的第二微波信號(hào)轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)TEM波，并將其作為第二微波信號(hào)提供給微帶線7，其中波導(dǎo)30與接收衛(wèi)星廣播信號(hào)的天線耦合。還將來自本地振蕩器3的例如具有11.2千兆赫本地振蕩頻率的本地振蕩信號(hào)通過低通濾波器5提供給微帶線7。第二FET9的漏極被施加一接近IDSS的漏電流，該電流由來自端子51的偏壓產(chǎn)生。第二FET9將第二微波信號(hào)變換成1千兆赫頻帶的中頻信號(hào)。由于對第二FET9的漏極提供由來自端子51的偏壓所產(chǎn)生的接近IDSS的漏電流，所以雖然由本地振蕩器3通過帶通濾波器5提供的輸出較弱，但是提供了適當(dāng)?shù)淖冾l特性。
帶通濾波器13對中頻信號(hào)進(jìn)行帶通處理，然后通過微帶線15將其提供給中頻放大器17，由中頻放大器17和18進(jìn)行放大，并于端子21處輸出。
中頻放大器17的輸入端還與微帶線14相連，微帶線14用于接收來自第一FET 8的中頻信號(hào)。但是，在此情況下，第一FET8的柵極被施加具有LOW電平的偏壓控制信號(hào)，該LOW電平具有夾斷電壓附近的負(fù)電壓，而向第一FET8的漏極提供近于零的漏電流，第一FET8對12千兆赫微波信號(hào)的反射損耗較大，致使非線性工作不受影響。另外，在本地振蕩輸出的低頻率下，變頻損耗極大增加。因此，不在第一FET8處提供變頻。由此，將微波信號(hào)引進(jìn)微帶線14。皆具有四分之一波長并帶有吸收電阻器16的微帶線14和15相互隔離，從而只將來自第二FET9的中頻信號(hào)提供給中頻放大器17，并在端子21處輸出與來自探針24的水平偏振微波對應(yīng)的1千兆赫的中頻信號(hào)。
在把11伏的切換控制信號(hào)提供給端子21的情況下，第一FET8導(dǎo)通，而第二FET9截止。因此，來自探針25之垂直偏振波的微波信號(hào)被變換為1千兆赫的中頻信號(hào)，并于端子21處輸出該中頻信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種可切換的微波信號(hào)混頻電路，其特征在于，包括振蕩器，用于產(chǎn)生振蕩信號(hào)；第一和第二微帶線，它們與所述振蕩器耦合，用于分別接收第一和第二微波信號(hào)和所述振蕩信號(hào)；偏壓控制線路，用于交替產(chǎn)生第一和第二控制偏壓；第一和第二FET，它們分別具有被施加所述第一和第二控制偏壓并與所述第一和第二微帶線連接的第一和第二柵極、被分別施加偏壓的漏極，以及源極，用于根據(jù)所述控制偏壓交替地從來自所述第一和第二微帶線的所述第一和第二微波信號(hào)和所述振蕩信號(hào)產(chǎn)生第一和第二中頻信號(hào)；以及中頻信號(hào)輸出電路，用于輸出選擇產(chǎn)生的所述中頻信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的可切換的微波信號(hào)混頻電路，其特征在于，還在所述第一和第二FET以及所述輸出電路之間提供一Wilkinson分功器，用于在所述第一和第二FET之間提供隔離。
3.如權(quán)利要求1所述的可切換的微波信號(hào)混頻電路，其特征在于，還包括第一和第二探針電路，該電路與所述第一和第二微帶線耦合，用于接收第一和第二微波并將所述第一和第二微波變換成所述第一和第二微波信號(hào)，所述第一和第二微波信號(hào)分別包括被提供至所述第一和第二微帶線的第一和第二TEM波。
4.一種可切換的微波信號(hào)混頻電路，其特征在于，包括振蕩器，用于產(chǎn)生振蕩信號(hào)；多條微帶線，用于分別接收多個(gè)微波信號(hào)，所述多條微帶線與所述振蕩器耦合；偏壓控制線路，用于提供控制偏壓；多個(gè)FET，它們分別具有被施加控制偏壓并與所述微帶線連接的柵極、被分別施加偏壓的漏極，以及源極，用于根據(jù)所述控制偏壓有選擇地從來自所述微帶線的所述微波信號(hào)和所述振蕩信號(hào)產(chǎn)生中頻信號(hào)；以及中頻信號(hào)輸出電路，用于輸出選擇產(chǎn)生的所述中頻信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)。
全文摘要
一種可切換微波信號(hào)混頻電路包括振蕩器；分別接收第一和第二微波信號(hào)和振蕩信號(hào)的兩條微帶線；交替產(chǎn)生第一和第二控制偏壓的偏壓控制電路；根據(jù)控制偏壓由第一和第二微波信號(hào)和振蕩信號(hào)交替產(chǎn)生第一和第二中頻信號(hào)的兩個(gè)FET；以及中頻信號(hào)輸出電路。還可在兩FET以及輸出電路之間提供Wilkinson分功器，使其間隔離?？墒沟谝缓偷诙结橂娐放c兩微帶線耦合，將第一和第二微波變換成相應(yīng)的包括第一和第二TEM波的第一和第二微波信號(hào)。
文檔編號(hào)H03D9/06GK1149770SQ9610934
公開日1997年5月14日 申請日期1996年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月21日
發(fā)明者鹿幸朗 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社