EHF頻段上變頻器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

Agilent 公司的微波設(shè)計(jì)軟件GENESYS 中的頻率規(guī)劃(What IF) 綜合設(shè)計(jì)工具能夠根據(jù)設(shè)定的頻率關(guān)系，自動(dòng)尋找無(wú)雜散或雜散最低的區(qū)域，選擇最優(yōu)的中頻頻點(diǎn)，以下的兩次中頻選擇就是應(yīng)用該軟件實(shí)現(xiàn)的。

2. 1、中頻頻率選擇

(1) 第二中頻頻率IF2 選擇

使用頻率規(guī)劃工具，設(shè)定混頻的射頻輸出頻率，以及射頻帶寬、中頻帶寬以及本振功率，就可以尋找無(wú)雜散或雜散最低的區(qū)域。中頻選擇仿真結(jié)果如圖2 所示。圖中①區(qū)域?yàn)闆](méi)有雜散區(qū)域； ②區(qū)域?yàn)榇嬖陔s散區(qū)域?？梢钥闯鲭s散電平小于- 60 dBc 的中頻可供選擇的區(qū)域?yàn)?. 0～20. 5 GHz。根據(jù)以下2 條原則就可以確定中頻IF2 的頻率：① 工作在毫米波頻 段的混頻器，可供選擇商品器件的不多，工作在EHF 頻段的混頻器中頻頻率一般不大于4. 5 GHz ，因此IF2 的頻率必須小于4. 5 GHz ； ② 同時(shí)因?yàn)樵O(shè)備中頻IF2 帶寬為2 GHz ， 為了避免2 ×IF2 +LO3 信號(hào)進(jìn)入工作帶內(nèi)，中頻頻率的最低頻率必須選擇在2 GHz以上。綜合考慮將中頻IF2 選擇為2 GHz 以上，4. 5 GHz以下。

(2) 第一中頻頻率選擇

當(dāng)IF2 選定后，假設(shè)設(shè)備采用2 次變頻，則IF1頻率為中頻輸入IF(設(shè)備輸入頻率為L(zhǎng) 頻段信號(hào)) 。此時(shí)IF 與IF1 相隔較近，導(dǎo)致本振頻率無(wú)法抑制，所以方案必須采用3 次變頻。只有IF1 選擇為一個(gè)較高的中頻上，才能避免出現(xiàn)上述的問(wèn)題。

從IF1 中頻選擇仿真分析結(jié)果如圖3 所示。圖中①區(qū)域?yàn)闆](méi)有雜散區(qū)域； ②區(qū)域?yàn)榇嬖陔s散區(qū)域。在0～17 GHz 范圍內(nèi)，只有0～450 MHz 范圍內(nèi)沒(méi)有雜散，在其他頻率內(nèi)均存在不同組合的雜散分量。當(dāng)頻率超過(guò)12. 35 GHz 后雜散分量只有- 2IF1 +3LO1 這一個(gè)雜散，這一雜散可以通過(guò)降低IF1 的電平，使得雜散電平降低到設(shè)備的要求值。

因?yàn)長(zhǎng)/ Ku 模塊方案已經(jīng)很成熟，最終中頻IF1頻率選擇在Ku 頻段，縮短了設(shè)備設(shè)計(jì)周期。

2. 2、雜散分析

確定中頻頻率后， 進(jìn)行雜散分析。第1 次混頻后的雜散分析，在IF1 帶內(nèi)無(wú)雜散頻率產(chǎn)生，帶外主要雜散為f (2 ，1) ， 通過(guò)混頻后增加帶通濾波器， 完全可以將雜散電平抑制到很低的水平， 可以忽略。需要注意的是，LO1 本振頻率多采用倍頻的方案實(shí)現(xiàn)，為了防止LO1 本振的基頻頻率的多次諧波隨LO1 本振進(jìn)入混頻器，LO1 本振輸出后要增加濾波器，用來(lái)濾除無(wú)用的LO1 本振諧波。

第2 次混頻雜散分析，在IF2 頻率范圍內(nèi)，主要雜散為f ( - 2 ，- 2) 、f (3 ，- 2) 、f ( - 4 ，3) 等組合頻率，帶內(nèi)的組合雜散最低次數(shù)為4 次，由于第2 次混頻采用雙平衡混頻器，m 為偶數(shù)的被抵消。雖然7 次產(chǎn)物落入帶內(nèi)， 但可以通過(guò)減小輸入的IF1 電平，來(lái)控制組合干擾的幅度，完全可以滿足變頻鏈路通用指標(biāo)的要求。

第3 次混頻后的雜散分析，在EHF 頻率范圍內(nèi)主要雜散信號(hào)為f (1 ，2) 。通過(guò)調(diào)整中頻入口電平，可以降低雜散信號(hào)電平幅度，同時(shí)混頻后增加腔體濾波器，對(duì)雜散也有一定的抑制。通過(guò)以上分析，只要控制好各級(jí)混頻器的輸入電平，雜散可以控制在要求的范圍內(nèi)。