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K 波段分谐波下变混频器 许静靓 吴扬春 东南大学信息科学与工程系，南京（210096） E-mail：xujingjing1015@163.com 摘 要： 本文介绍了基于反向平衡二极管对的 K 波段二次分谐波下变频器的设计，从理论 和设计两个方面讨论了混频电路的性能。为了能有更好的高隔离性能，采用了低通，带通滤 波器，匹配网络。本振工作在 9.4GHz，信号工作在 14.5GHz 到 26.5GHz，变频损耗在衰减 3-dB范围内都小于 11.5dB,且带宽达到 4GHz。 关键词：反向平衡二极管对；分谐波混频器；隔离度；变频损耗 中图分类号：TN015 1. 引言 零中频接收机具有体积小、成本低和易于单片集成的特点，已成为射频接收机中极具竞 争力的一种结构，在无线通信领域中受到广泛的关注。我们注意到其优点的同时，也看到这 种结构存在的问题：①本振泄漏(LO Leakage) ②偶次失真(Even–Order Distortion) ③直流 偏移(DC Offset) ④闪烁噪声(1/f Noise)，因此有效地解决这些问题是保证零中频结构正确 实现的前提。当频率到达很高的频段时，同频段高性能的本振源实现困难、成本高。为了有 效解决直流偏移问题和本振源困难，我们使用分谐波混频器(Subharmonic Mixer)，又称“次 谐波混频器”。分谐波混频器的简单示意如图 1(b)，本振信号频率通常约选为射频信号频率 的 1/2。在分谐波混频器中，由本振泄漏引起的自混频将产生一个与本振信号同频率的交流 信号，但不产生直流分量，如图 1(c)所示，从而有效地抑制了直流偏移。同时本振源频率 减小到一半，降低了接收机的技术难度，减少了系统成本。 图 1 分谐波混频过程 2. 分谐波混频器基本原理 2.1 混频管与混频管对性能比较 [1] 文献 对图(2)用于做分谐波混频器部件所产生性能的比较，得出了使用Antiparallel Diodes(反相平衡二极管对)的以下的优点：①通过抑制混频基波分量使得变频损耗减少；② 通过本振信号及其噪声边带的抑制达到较低的噪声系数。 1 图(2) 分谐波混频器部件的 v-i 、g-t 性能曲线示意(a)单管 (b)管对 2.2 混频机理及其特点 基于以上优点，在本文分谐波混频器电路设计方案中采用图(2)的结构(b)，下面阐述其 混频机理：单个肖特基势垒混频二极管的理想状态的伏安特性为i Is(eαv −1) ，其中Is 为 单管反向饱和电流，α q / nKT , K 是波尔兹曼常量，q表示单个电子电荷的电量，n是经验 常数，T表示开尔文温度, 在常温(300K ） 下, q/KT=38.17(V-1) 。 当i 、i 同时流过二极管管对时，如图2-7(b) ，形成合电流：i i =+i =−I e−αv +I eαv ， 1 2 1 2 S S di αv −αv v α( + ) 2 αcosh(α ) 二