Аржанов С. Н., Барів А. А., Ігнатьєв М. Г. НПФ Мікран Вершиніна, д.47, Томськ – 634034, Росія Тел.: +7 (3822) 413403; e-mail: serg@micran.ru, a_barov@micran.ru

Анотація – Наведено результати розробки гинув-рідної-інтегральної схеми (ГІС) широкосмугового подвійного балансного діодного змішувача, що забезпечує широку робочу смугу частот сигналу і гетеродина при високій розв’язки і малої нерівномірності частотної характеристики втрат перетворення.

I. Вступ

У перетворювальної техніки УКВ та НВЧ діапазону широко використовуються пасивні подвійні балансні змішувачі побудовані по кільцевій схемі включення діодів. У вітчизняній літературі практично відсутні публікації присвячені розробці діодних подвійних балансних змішувачів зі зіркоподібною схемою включення. При побудові змішувача по планарной технології зіркоподібна схема включення діодів може виявитися більш кращою, так як конструктивно просто здійснюється розв’язка між трактами сигналу, гетеродина і проміжної частоти (ПЧ).

У доповіді наводиться результати розробки діодного, широкосмугового, зіркоподібно подвійного балансного змішувача С-діапазону, виконаного за ГІС технології на полікоровой підкладці.

II. Основна частина

Основною проблемою побудови подвійних балансних змішувачів є організація широкосмугових протівофазних дільників потужності та їх взаємозв’язку з нелінійними елементами (діодами). При роботі в СВЧ діапазоні в якості протівофазних дільників потужності використовуються чвертьхвильові пов’язані лінії. Складність полягає в періодичності трансформує функції даних елементів по частоті. В результаті ланцюг низькочастотного тракту змішувача може вносити істотний паразитний імпеданс на частоті високочастотного тракту. Ситуація легко можна залагодити при побудові вузькосмугових змішувачів з великим розносом по перетвореної частоті [1]. При побудові широкосмугових змішувачів, особливо з “високою” проміжної частотою, вимоги до величини розв’язки трансформаторів зв’язку в схемах з кільцевим включенням діодів стають критичними, і, найчастіше, важко реалізованими. Інакше справи йдуть в зіркоподібною схемою включення, де ланцюг ПЧ, включена в загальну точку з’єднання діодів, виявляється фізично розв’язана з протівофазним мостами високочастотного тракту сигналу і гетеродина. У зарубіжній літературі можна легко простежити еволюцію розвитку схем зіркоподібних подвійних балансних змішувачів [2-6].

У доповіді наводиться приклад розрахунку і проектування планарного подвійного балансного змішувача зі структурою «зірка», виробленого за технологією тонкоплівкової ГІС (див. рис.1). Керамічна підкладка містить два протівофазних моста виконаних на основі мікрополоскових пов’язаних ліній з бічним зв’язком (1), кристала з четвіркою діодів (2) і схеми розподіленого фільтра низької частоти (ФНЧ) в тракті ПЧ (3). Розміри полікоровой підкладки 20x19x0.5мм.

Рис.1 – Топологія ГІС подвійного балансного змішувача

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

Спроектовано, виготовлено і випробувані дослідні зразки змішувачів. Наводяться експериментальні дані частотних і динамічних характеристик змішувача (рис.2), а також схема вимірювального стенду, що складається з стандартного промислового устаткування.

Рис.2 – Частотні характеристики розробленого змішувача

Fig. 2. Frequency characteristics of the designed mixer

В макетах використовувалися дослідні зразки GaAs кристалів зчетвереної діодним збірки власного виробництва. Показано взаємозв’язок параметрів діода з експериментальними характеристиками змішувача.

Основні технічні характеристики розробленого змішувача наведені в табл. 1.

Таблиця 1. Table 1

Параметр

Значення

Частота ВЧ сигналу, ГГц

2.8-5.6

Частота гетеродина, ГГц

2.8-5.6

Частота сигналу ПЧ, ГГц

0.1-2.5

Втрати перетворення (Рг = +13 дБм), дБ

9

Розв’язка тракту гетеродина і ВЧ, дБ

>25

IIP3 * (Рг = +13 дБм), дБм

+14

‘-Інтерполяційна точка перетину основного продукту перетворення з продуктами третього порядку перерахована на вхід.

Представлений змішувач можна використовувати в якості перетворювача сигналу як вгору, так і вниз.

I. Висновок

Розроблений змішувач є широкосмуговим, високодинамічні пристроєм. Отримані експериментальні дані можуть служити для верифікації розрахункових моделей при розробці змішувачів даного класу в інших частотних діапазонах та монолітно-інтегральному виконанні.

II. Список літератури

[1] Аржанов С. Н., Барів А. А., Вавілін В. М. та ін Гібридні інтегральні функціональні пристрої НВЧ. Електронна промисловість, № 1-2, 1998р., 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.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»