单边带混频器

本发明涉及一个适合于高频信号的单边带混频器。如此的混频器 在高频技术中用于，从高频信号(射频，RF)中产生(下混频器或解 调器)一个低频信号(中频，ZF)或从一个低频信号中产生一个高频 信号(上混频器或调制器)。在下混频器中通过RF信号与LO信号(本 机振荡器，LO)混频得出ZF信号。在上混频器中通过ZF信号与LO 信号混频得出RF信号。输入信号(RF或ZF)与LO信号的简单乘法分 别提供具有二个边带、在中频范围或射频范围内偏移的输出信号。单 边带混频器在输出信号中仅仅产生这二个边带中的一个边带。这个单 边带混频器是通过二个单独的、在下面简单称作混频器的二边带混频 器的适当连接形成的。其功能可以理解为其二个输入信号的相乘。

已知了用于高频信号的单边带混频器，其包含二个混频器、这二 个混频器分别与相同的第一信号和与彼此相移90°的第二信号连接。 以便分别从二个信号中形成一个乘积信号，并包含一个加法节用于把 二个乘积信号叠加为一个具有仅仅一个边带的输出信号。一个典型的 如此解调器在图3中描述。在这里RF信号从输入端4经过一个或多个 放大器1和一个0°功率分配器、例如一个所谓的Wilkinson分配器引 向二个混频器3。一个与本机振荡器输入端5连接的90°耦合器6提供 分别彼此相移90°的本机振荡器信号给混频器3的相应输入端。由此 在混频器的输出端上得出彼此相移90°的、具有各二个边带的中频信 号。该信号称作同相信号(ZF/I)或者正交相位信号(ZF/Q)。这二 个中频信号经过第二90°耦合器7合并或者叠加，并且得出输出端中 频信号。根据本机振荡器信号相移地分配给二个混频器，同相支路和 正交支路的二个边带在第二90°耦合器7的后面一个同相和另一个反 相的信号分别叠加。如此在第二90°耦合器7的二个输出终端上获得 二个分别仅仅包括二个边带中一个边带的输出信号。这些终端中一个 形成单边带混频器的输出端8；以波阻抗隔离另一个输出端，以便代 替不希望的边带(镜频)抑制干扰信号和噪声。

这个传统单边带混频器的功率分配器2是必须的，以便这个单边 带混频器的同相支路和正交支路去耦，也就是说防止，二个混频器3 通过其RF输入端相互影响。如此功率分配器2包含λ/4长度的耦合线 路，其中λ是在线路中射频的波长。在技术重要的频率中这个长度至少 相当于1mm。与电路的另外元件相比这个功率分配器因此是非常长的 部分，这部分由于费用原因仅仅较差地适合于在一个公共的半导体基 片上与放大器、混频器或这个单边带混频器的另外元件一起集成。因 此以一个分立部件的形式应用这个功率分配器，其输出端经过压焊导 线与引向混频器3的线路连接。为了在单边带混频器的输出端上更好 地抑制不希望的边带，必须以微米精度相互调整在二个支路中的信号 时延，以便保证二个混频器的乘积信号以适当的相位到达第二90°耦 合器7。以导线压焊技术这是很难保证的。

本发明的优点

通过本发明建立一个适合于开始定义的形式的高频信号的单边带 混频器，其更好地适合于在半导体基片上的完整集成。由此实现这个 优点，即每个混频器分别串接一个放大器，并且这个放大器具有经过 交叉的线路与相同的信号源连接的输入端。在这个电路布局中取消隔 离功率分配器，因为通过放大器阻隔了混频器在其输入线路上输出的 干扰信号，这样放大器就已经保证单边带混频器的二个支路的足够去 耦。

信号源，放大器从该信号源获得其输入信号，可以是在一个输入 端上连接的公共前置放大器。在这种情况下第一信号主要是RF信号， 第二信号是LO信号，并且用于产生第二信号的第一90°耦合器连接在 这个边带混频器的LO输入端上。

信号源也可以是单边带混频器的信号输入端。在这种情况下例如 第一信号可以是LO信号，第二信号是ZF信号，并且用于产生第二信 号的第一90°耦合器连接在边带混频器的ZF输入端上。

从下面参考图的描述中得出本发明的另外特征和优点。

图示

图1作为本发明的第一实施例的下混频器；

图2作为第二实施例的上混频器；和

图3上面已经说明的，一个传统的单边带混频器。

在图1中描述的下混频器可以完全集成在砷化镓的半导体基片 上。其包含一个在射频(RF)信号输入端4上连接的前置放大器9， 其输出端经过简单的交叉线路11连接在二个放大器1上，这二个放大 器分别属于单边带混频器的同相支路和正交支路。这个放大器1以快 速的场效应晶体管为基础，其在半导体基片上、大约100×200μm的位 置需求显著小于功率分配器。因为放大器和前置放大器集成在一个公 共的基片上，所以撤销了压焊连接，如此可以毫无困难地在生产中以 几微米的精度预先规定在放大器9和前置放大器1之间以及在放大器 1和连接在其输出端上的混频器3之间的线路长度。虽然该单边带混 频器的同相支路和正交支路分别比在传统的单边带混频器中多含有一 个部件，可是因此在根据图1的单边带混频器中是非常简单的，在生 产时，在二个支路上的信号之间保持所希望的相位比。

在放大器1的输出端上连接的混频器3此外有一个用于本机振荡 器信号的输入端，混频器从90°相位耦合器6获得这个分别相移90° 的本机振荡器信号，另一方面本机振荡器信号经过输入端5从外面供 给相位耦合器。以波阻抗隔离耦合器6的第二输入端。

二个混频器3分别提供一个同相中频信号或者正交中频信号给第 二90°耦合器7的输入端，从这个耦合器一个输出端形成单边带混频 器的中频输出端，并且以波阻抗隔离第二输出端。

90°耦合器6和7可以分别作为混合元件共同集成在砷化镓基片 上。

图2指出了在上混频器上本发明的原理应用。这个单边带混频器 也集成在一个同样的半导体基片上。二个放大器1的输入端经过简单 的交叉线路11与本机振荡器信号的一个输入端5连接。

与本机振荡器必须混合的中频信号从输入端4经过一个90°耦合 器6分别相移90°地供给二个混频器4。这二个混频器3由此产生具有 二个边带的射频信号。这个具有二个边带的射频信号再度被供给一个 90°混频器7，其叠加具有各一个、在输出端8A、8B上输出的边带的 二个射频信号。

在这个上混频器中二个放大器1的应用允许放弃功率分配器并因 此允许全部单边带混频器集成在同样的半导体基片上。

通过在90°耦合器7前面的附加放大器10改善在混频器输出端上 RF路径的线性。