ШИРОКОПОЛОСНЫМ ГИБРИДНЫМ ДВОЙНОЙ БАЛАНСНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ

April 10, 2012 by admin Комментировать »

Аржанов С. Н., Баров А. А., Игнатьев М. Г. НПФ Микран Вершинина, д.47, Томск – 634034, Россия Тел.: +7(3822) 413403; e-mail: serg@micran.ru, a_barov@micran.ru

Аннотация – Приведены результаты разработки гиб- ридно-интегральной схемы (ГИС) широкополосного двойного балансного диодного смесителя, обеспечивающего широкую рабочую полосу частот сигнала и гетеродина при высокой развязке и малой неравномерности частотной характеристики потерь преобразования.

I.  Введение

В преобразовательной технике УКВ и СВЧ диапазона широко используются пассивные двойные балансные смесители построенные по кольцевой схеме включения диодов. В отечественной литературе практически отсутствуют публикации посвященные разработке диодных двойных балансных смесителей со звездообразной схемой включения. При построении смесителя по планарной технологии звездообразная схема включения диодов может оказаться более предпочтительной, так как конструктивно просто осуществляется развязка между трактами сигнала, гетеродина и промежуточной частоты (ПЧ).

В докладе приводится результаты разработки диодного, широкополосного, звездообразного двойного балансного смесителя С-диапазона, выполненного по ГИС технологии на поликоровой подложке.

II.  Основная часть

Основной проблемой построения двойных балансных смесителей является организация широкополосных противофазных делителей мощности и их взаимосвязи с нелинейными элементами (диодами). При работе в СВЧ диапазоне в качестве противофазных делителей мощности используются четвертьволновые связанные линии. Сложность заключается в периодичности трансформирующей функции данных элементов по частоте. В результате цепь низкочастотного тракта смесителя может вносить существенный паразитный импеданс на частоте высокочастотного тракта. Ситуация легко разрешима при построении узкополосных смесителей с большим разносом по преобразованной частоте [1]. При построении широкополосных смесителей, особенно с "высокой" промежуточной частотой, требования к величине развязки трансформаторов связи в схемах с кольцевым включением диодов становятся критичными, и, зачастую, трудно реализуемыми. Иначе дела обстоят в звездообразной схеме включения, где цепь ПЧ, включенная в общую точку соединения диодов, оказывается физически развязана с противофазными мостами высокочастотного тракта сигнала и гетеродина. В зарубежной литературе можно легко проследить эволюцию развития схем звездообразных двойных балансных смесителей [2-6].

В докладе приводится пример расчета и проектирования планарного двойного балансного смесителя со структурой «звезда», производимого по технологии тонкопленочной ГИС (см. рис.1). Керамическая подложка содержит два противофазных моста выполненных на основе микрополосковых связанных линий с боковой связью (1), кристалла с четверкой диодов (2) и схемы распределенного фильтра низкой частоты (ФНЧ) в тракте ПЧ (3). Размеры поликоровой подложки 20x19x0.5мм.

Рис.1 – Топология ГИС двойного балансного смесителя

Fig. 1. Topology of hybrid network of double balanced mixer

Спроектированы, изготовлены и испытаны опытные образцы смесителей. Приводятся экспериментальные данные частотных и динамических характеристик смесителя (рис.2), а также схема измерительного стенда, состоящего из стандартного промышленного оборудования.

Рис.2 – Частотные характеристики разработанного смесителя

Fig. 2. Frequency characteristics of the designed mixer

В макетах использовались опытные образцы GaAs кристаллов счетверенной диодной сборки собственного производства. Показана взаимосвязь параметров диода с экспериментальными характеристиками смесителя.

Основные технические характеристики разработанного смесителя приведены в табл. 1.

Таблица 1. Table 1

Параметр

Значение

Частота ВЧ сигнала, ГГц

2.8-5.6

Частота гетеродина, ГГц

2.8-5.6

Частота сигнала ПЧ, ГГц

0.1-2.5

Потери преобразования (Рг=+13дБм), дБ

9

Развязка тракта гетеродина и ВЧ, дБ

>25

IIP3* (Рг=+13дБм), дБм

+14

‘-интерполяционная точка пересечения основного продукта преобразования с продуктами третьего порядка пересчитанная на вход.

Представленный смеситель можно использовать в качестве преобразователя сигнала как вверх, так и вниз.

I.     Заключение

Разработанный смеситель является широкополосным, высокодинамичным устройством. Полученные экспериментальные данные могут служить для верификации расчетных моделей при разработке смесителей данного класса в других частотных диапазонах и монолитно-интегральном исполнении.

II.   Список литературы

[1 ] Аржанов С. Н., Баров А. А., Вавилин В. Н. и др. Гибридные интегральные функциональные устройства СВЧ. Электронная промышленность, № 1-2, 1998г., с.137-144.

[2]    R. В. Mouw. «А Broad-Band Hybrid Junction and Application to the Star Modulator.«1968 Transactions on Microwave Theory and Techniques 16.11 (Nov. 1968 [T-MTT]): 911-918.

[3] R. Knochel, B. Mayer and U. Goebel. «Unilateral Microstrip Balanced and Doubly Balanced Mixers.» 1989 MTT-S International Microwave Symposium Digest 89.3 (1989 Vol. Ill [MWSYM]): 1247-1250.

[4] J. Staudinger and M. Friesen. «Fully Integrated Double Balanced MMIC Mixer Using a Star Arrangement of Diodes for Extended IF Performance.» 1992 MTT-S International Microwave Symposium Digest 92.3 (1992 Vol. Ill [MWSYM]): 1163-1166.

[5] S. A. Maas and K. W. Chang. «А Broadband, Planar, Doubly Balanced Monolithic Ka-Band Diode Mixer (Dec. 1993 [T- MTT]).» 1993 Transactions on Microwave Theory and Techniques (Dec. 1993 [T-MTT] (1993 Symposium Issue)): 2330- 2335.

[6] Chi-Yang Chang, Ching-Wen Tang and Dow-Chih Niu. «Broadband, planar, doubly balanced star mixers.»

2000 MTT-S International Microwave Symposium Digest

0.  1 (2000 Vol. I [MWSYM]).513-516.

BROADBAND HYBRID DOUBLE BALANCED MIXER

Arganov C. N., Barov A. A., Ignatjev M. G.

Micran Co.

47, Vershinina, Tomsk – 634034, Russia Tel.: +7(3822) 413403 e-mail: serg@micran.ru, a_barov@micran.ru

Abstract – Presented are the results of hybrid-integrated circuit design of the broadband double-balanced diode mixer which provides a broad operating frequency band of a signal and heterodyne at high de-coupling and low ripple of the conversion loss frequency characteristic.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты