EHF頻段上變頻器的設計及實現(xiàn)

Agilent 公司的微波設計軟件GENESYS 中的頻率規(guī)劃(What IF) 綜合設計工具能夠根據(jù)設定的頻率關系，自動尋找無雜散或雜散最低的區(qū)域，選擇最優(yōu)的中頻頻點，以下的兩次中頻選擇就是應用該軟件實現(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，就可以尋找無雜散或雜散最低的區(qū)域。中頻選擇仿真結果如圖2 所示。圖中①區(qū)域為沒有雜散區(qū)域； ②區(qū)域為存在雜散區(qū)域。可以看出雜散電平小于- 60 dBc 的中頻可供選擇的區(qū)域為1. 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 同時因為設備中頻IF2 帶寬為2 GHz ， 為了避免2 ×IF2 +LO3 信號進入工作帶內，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IF2 選定后，假設設備采用2 次變頻，則IF1頻率為中頻輸入IF(設備輸入頻率為L 頻段信號) 。此時IF 與IF1 相隔較近，導致本振頻率無法抑制，所以方案必須采用3 次變頻。只有IF1 選擇為一個較高的中頻上，才能避免出現(xiàn)上述的問題。

從IF1 中頻選擇仿真分析結果如圖3 所示。圖中①區(qū)域為沒有雜散區(qū)域； ②區(qū)域為存在雜散區(qū)域。在0～17 GHz 范圍內，只有0～450 MHz 范圍內沒有雜散，在其他頻率內均存在不同組合的雜散分量。當頻率超過12. 35 GHz 后雜散分量只有- 2IF1 +3LO1 這一個雜散，這一雜散可以通過降低IF1 的電平，使得雜散電平降低到設備的要求值。

因為L/ Ku 模塊方案已經(jīng)很成熟，最終中頻IF1頻率選擇在Ku 頻段，縮短了設備設計周期。

2. 2、雜散分析

確定中頻頻率后， 進行雜散分析。第1 次混頻后的雜散分析，在IF1 帶內無雜散頻率產(chǎn)生，帶外主要雜散為f (2 ，1) ， 通過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現(xiàn)，為了防止LO1 本振的基頻頻率的多次諧波隨LO1 本振進入混頻器，LO1 本振輸出后要增加濾波器，用來濾除無用的LO1 本振諧波。

第2 次混頻雜散分析，在IF2 頻率范圍內，主要雜散為f ( - 2 ，- 2) 、f (3 ，- 2) 、f ( - 4 ，3) 等組合頻率，帶內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， 但可以通過減小輸入的IF1 電平，來控制組合干擾的幅度，完全可以滿足變頻鏈路通用指標的要求。

第3 次混頻后的雜散分析，在EHF 頻率范圍內主要雜散信號為f (1 ，2) 。通過調整中頻入口電平，可以降低雜散信號電平幅度，同時混頻后增加腔體濾波器，對雜散也有一定的抑制。通過以上分析，只要控制好各級混頻器的輸入電平，雜散可以控制在要求的范圍內。