DE3841266A1

DE3841266A1 - Push-pull mixer for the microwave range

Info

Publication number: DE3841266A1
Application number: DE19883841266
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Boheim; Heinrich Callsen
Original assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1988-12-08
Filing date: 1988-12-08
Publication date: 1990-06-13

Abstract

The invention relates to a push-pull mixer for a transmitting/receiving device for the microwave range, particularly the millimetre wave range, in which device the transmitted signal and the received signal are polarised orthogonally to one another in the area of the mixer. The mixer is constructed as a planar circuit on a substrate located in a waveguide and exhibits mixer diodes and has a coupling element for injecting some of the transmitted-signal power into the mixer, which injected transmitted-signal power is supplied to the mixer diodes as mixer oscillator power (LO signal). In this arrangement, the coupling element is constructed as microstrip line circuit with a microstrip conductor on the top of the substrate and a base metallisation, provided with a coupling aperture, on the underside of the substrate. The transmitted signal is formed as waveguide wave which is split by the base metallisation into two spatially separated and mutually phase-shifted waveguide waves and is injected into the microstrip line circuit via the coupling slot and is supplied to the mixer diodes as LO signal.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gegentaktmischer für eine Sende/Empfangseinrichtung für den Mikrowellenbereich, insbesondere Millimeterwellenbereich, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Gegentaktmischer ist bei spielsweise aus der US-A-32 70 339 bekannt.The invention relates to a push-pull mixer for a transmitting / receiving device for the microwave range, in particular millimeter wave range, according to the preamble of Claim 1. Such a push-pull mixer is at known for example from US-A-32 70 339.

Gegentaktmischer dieser Art werden insbesondere in Doppler radarsensoren eingesetzt, mit denen beispielsweise der Straßenverkehr überwacht werden kann. Aber auch Schif fahrtswege oder u.U. Luftfahrtswege können mit solchen Dopplerradarsensoren auf einfache Art und Weise überwacht werden. Push-pull mixers of this type are used especially in Doppler radar sensors used with which, for example, the Road traffic can be monitored. But also ships driveways or possibly Aviation routes can use such Doppler radar sensors monitored in a simple manner will.

Ein solcher Dopplerradarsensor strahlt ein überlicherweise hochfrequentes Sendesignal gebündelt in einen bestimmten Raumwinkel ab, den die zu überwachenden Objekte (Autos, Schiffe etc.) passieren. In Straßenverkehrsüberwachungs- und Steuerungssystemen werden die Sensoren zu diesem Zweck z.B. in Halterungen über der zu überwachenden Fahrspur angebracht und strahlen unter einem Winkel von beispiels weise 45° schräg nach vorn auf die Fahrbahn. Die von den fahrenden Kraftfahrzeugen reflektierten Doppelsignale werden als Empfangssignale von dem Sensor empfangen und als Signal dem in dem Sensor befindlichen Gegentaktmischer zugeleitet, dort mit einem i.a. ebenfalls hochfrequenten Mischeroszillatorsignal ("LO-Signal") gemischt und an schließend das durch den Mischprozeß erzeugte nieder frequentere Zwischenfrequenzsignal ("ZF-Signal") einer nachgeschalteten Signalverarbeitungseinheit zugeleitet.Such a Doppler radar sensor usually radiates high-frequency transmission signal bundled into a certain Solid angle from which the objects to be monitored (cars, Ships etc.) happen. In road traffic monitoring and control systems are the sensors for this purpose e.g. in holders above the lane to be monitored attached and shine at an angle of example point 45 ° forward on the road. The one from the moving motor vehicles reflected double signals are received as received signals by the sensor and as Signal to the push-pull mixer located in the sensor forwarded there with an i.a. also high-frequency Mixer oscillator signal ("LO signal") mixed and on finally the one generated by the mixing process more frequent intermediate frequency signal ("IF signal") downstream signal processing unit fed.

Der in der US-A- 32 70 339 beschriebene Gegentaktmischer ist als planare Schaltung auf einem dielektrischen Substrat ausgebildet, die sich in einem Hohlleiter befindet und diesen in zwei Teile unterteilt. Das (leistungsstarke) Sendesignal ist im Bereich des Gegentaktmischers als Hohl leiterwelle ausgebildet, die senkrecht zur Substratebene linear polarisiert ist, und über das Substrat in Richtung Sensorausgang geführt ist. Über ein senkrecht zur Substrat ebene ausgerichtetes Koppelelement wird ein Teil der Sende signalleistung in den Mischer eingekoppelt und wird dort über den LO-Eingang als Mischeroszillatorleistung den Mischerdioden zugeführt. Das Empfangssignal ist im Bereich des Mischers parallel zur Substratebene (d.h. orthogonal zur Polarisationsebene des Sendesignals in diesem Bereich) linear polarisiert und wird über den Signaleingang den Mischerdioden zugeführt.The push-pull mixer described in US-A-32 70 339 is a planar circuit on a dielectric substrate trained, which is located in a waveguide and divided it into two parts. The (powerful) Transmitted signal is in the area of the push-pull mixer as a hollow conductor wave formed perpendicular to the substrate plane is linearly polarized, and across the substrate in the direction Sensor output is guided. Via a perpendicular to the substrate level aligned coupling element becomes part of the transmission signal power is coupled into the mixer and is there via the LO input as mixer oscillator power Mixer diodes supplied. The received signal is in the range of the mixer parallel to the substrate plane (i.e. orthogonal to the polarization plane of the transmission signal in this area) linearly polarized and is via the signal input Mixer diodes supplied.

Eine ähnliche Anordnung ist aus der EP-A-01 85 446 bekannt.A similar arrangement is known from EP-A-01 85 446.

Die Herstellung eines solchen Mischers ist insbesondere wegen der Montage des erforderlichen Koppelelementes auf der planaren Schaltung sehr aufwendig und teuer. Bei An wendungen im Millimeterwellenbereich kommt erschwerend hinzu, daß die erforderlichen mechanischen Toleranzen für ein reproduzierbares Ergebnis mit heutigen Mitteln praktisch nicht einzuhalten sind.The manufacture of such a mixer is special because of the assembly of the required coupling element the planar circuit is very complex and expensive. At An Turnings in the millimeter wave range make things more difficult add that the required mechanical tolerances for a reproducible result with today's means are practically impossible to comply with.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Gegentakt mischer der eingangs genannten Art zu schaffen, der einfach und billig und mit hoher Präzision herstellbar ist und der sich insbesondere für den Millimeterwellenbereich eignet.The object of the invention is a push-pull to create mixers of the type mentioned that simple and is cheap and can be manufactured with high precision and is particularly suitable for the millimeter wave range.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist im Patentan spruch 1 beschrieben. Die übrigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sowie bevorzugte Anwendungen der Erfindung.The inventive solution to the problem is in the patent saying 1 described. The remaining claims included advantageous training and further education and preferred Applications of the invention.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß das Koppel element als Mikrostreifenleitungsschaltung ausgebildet ist, die aus einem Mikrostreifenleiter auf der Oberseite des Substrats und einer Grundmetallisierung auf der Unterseite des Substrats besteht und bei der die Grundmetallisierung mit einer Koppelöffnung versehen ist z.B. in Form eines quer zur Ausbreitungsrichtung des als Hohlleiterwelle ausgebildeten Sendesignals ausgerichteten Schlitzes oder in Form eines mit seiner Symmetrieachse parallel zur Aus breitungsrichtung der Hohlleiterwelle des Sendesignals ausgerichteten U- oder V- oder X- oder H-förmigen Schlitzes oder geradlinig ausgebildeten Schlitzes mit abgewinkelten Enden.The solution according to the invention is that the coupling element is designed as a microstrip line circuit, which consists of a microstrip line on the top of the Substrate and a base metallization on the bottom of the substrate and in which the basic metallization is provided with a coupling opening e.g. in form of transverse to the direction of propagation of the as a waveguide shaft trained transmission signal aligned slot or in Form one with its axis of symmetry parallel to the off direction of propagation of the waveguide wave of the transmission signal aligned U or V or X or H shaped slot or straight slot with angled End up.

Die Grundmetallisierung spaltet die einfallende Hohlleiter welle des Sendesignals in zwei voneinander getrennte Hohl leiterwellen auf.The basic metallization splits the incident waveguide wave of the transmission signal in two separate cavities conductor waves on.

Die dielektrisch belastete Hohlleiterwelle auf der Ober seite des Substrats wird dabei gegenüber der unbelasteten Hohlleiterwelle auf der Unterseite des Substrats in ihrer Phase verzögert.The dielectric loaded waveguide shaft on the upper side of the substrate is compared to the unloaded Waveguide shaft on the underside of the substrate in their Phase delayed.

Durch diese Phasenverzögerung ist es nun möglich, daß über die Koppelöffnung bzw. den Koppelschlitz auf der Unterseite des Substrats dem Hohlleiterfeld der zur Erzeugung des Mischeroszillatorsignals erforderliche Teil der Hoch frequenz-Leistung entzogen und auf die Mikrostreifen leitungsschaltung gekoppelt wird. Für eine breitbandige Einkopplung wird die Länge des Koppelschlitzes zweck mäßigerweise so gewählt, daß die von ihm geführte Schlitz leiterwelle möglichst in der λ/2-Resonanz ist und im Bereich unterhalb des Mikrostreifenleiters ein Spannungs maximum aufweist, wobei λ die Wellenlänge der Schlitz leitungswelle in dem Koppelschlitz ist.This phase delay makes it possible for the waveguide field to be removed from the waveguide field via the coupling opening or the coupling slot on the underside of the substrate, and the part of the high-frequency power required to generate the mixer oscillator signal and to be coupled to the microstrip line circuit. For a broadband coupling, the length of the coupling slot is expediently chosen so that the slot conductor wave guided by it is as close as possible to the λ / 2 resonance and has a maximum voltage in the region below the microstrip line, where λ is the wavelength of the slot line wave in the Coupling slot is.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Mischer dioden an der Stoßstelle zwischen einer als Signaleingang dienenden unilateralen und vorzugsweise symmetrischen Finleitung und einer als LO-Eingang dienenden Koplanar leitung in der Konfiguration eines 180°-Hybrids ange ordnet wobei die Koplanarleitung in ihrer Länge beliebig kurz (parkisch auch zu Null) gewählt werden kann und die Mikrostreifenleitungsschaltung in einem z.B. λ/4-langen Übergangsstück stetig in die Koplanarleitung übergeht.In an advantageous embodiment, the mixer diodes are arranged at the junction between a unilateral and preferably symmetrical fin line serving as a signal input and a coplanar line serving as an LO input in the configuration of a 180 ° hybrid, the length of the coplanar line being arbitrarily short (parkic can also be selected to zero) and the microstrip line circuit continuously merges into the coplanar line in a, for example, λ / 4-long transition piece.

Die Stärke der Einkopplung der Hohlleiterwelle des Sende signals als LO-Signal für den Mischer kann durch eine entsprechend gewählte Geometrie der Koppelöffnung (wie oben bereits diskutiert) in einen weiteren Bereich variiert werden.The strength of the coupling of the waveguide shaft of the transmission signals as a LO signal for the mixer can be obtained through a Correspondingly selected geometry of the coupling opening (as above already discussed) in another area will.

Die Vorteile der Erfindung bestehen vor allem darin, daß der komplette Mischer einschließlich des Koppelelements z.B. auf ätztechnischem Wege sehr einfach und sehr billig hergestellt werden kann und daß ferner die große Genauigkeit, mit der geätzte Strukturen heute herstellbar sind, und die damit verbundene hohe Reproduzierbarkeit es erlauben, einen solchen Gegentaktmischer auch für sehr hohe Frequenzen beispielsweise des Millimeterwellenbereichs herzustellen. Ein weiterer Vorteil besteht im kompakten Aufbau des Mischers.The main advantages of the invention are that the complete mixer including the coupling element e.g. very easy and very cheap by etching technology can be manufactured and that furthermore the great Accuracy with which etched structures can be produced today are, and the associated high reproducibility it allow such a push-pull mixer even for very high Frequencies of the millimeter wave range, for example to manufacture. Another advantage is the compact Structure of the mixer.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the figures explained. Show it:

Fig. 1 das an sich bekannte und in dem Artikel "A Novel E-Plane 180°-PSK/ASK Modulator for Ka-Band" von H. Callsen, G. Kadisch und B. Adelseck, er schienen in Proceedings zur Konferenz über Mikro wellentechnologie und Optoelektronik (MIOP '88), (Wiesbaden, 02.-04.03.1988), S. 9A-5 ff be schriebenene Layout eines Finleitungs-Gegentakt mischers. Fig. 1 the known and in the article "A Novel E-Plane 180 ° -PSK / ASK Modulator for Ka-Band" by H. Callsen, G. Kadisch and B. Adelseck, he appeared in proceedings to the conference on micro Wellentechnologie und Optoelektronik (MIOP '88), (Wiesbaden, 02.-04.03.1988), p. 9A-5 ff described layout of a fineline push-pull mixer.

Fig. 2 ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des er findungsgemäßen Gegentaktmischers. Fig. 2 shows an advantageous embodiment of the inventive push-pull mixer.

Fig. 3 einige vorteilhafte Abwandlungen der Geometrie des Koppelschlitzes des erfindungsgemäßen Gegen taktmischers gemäß Fig. 2. Fig. 3 shows some advantageous modifications of the geometry of the coupling slot of the inventive balanced mixer of FIG. 2.

Fig. 1 zeigt das Layout des bekannten Finleitungs-Gegen taktmischers. Er baut im wesentlichen auf der Kombination einer Schlitz- oder Finleitung 1, 3 und einer Koplanar leitung 2 auf. Das Signal gelangt vom Hohlleitereingang über einen Taper 5 auf eine symmetrische Finleitung (Fig. 1, links), die Mischeroszillatorleistung LO über eine unsymmetrische Finleitung 3 (Fig. 1, oben) auf eine Koplanarleitung 2. Der Übergang von Fin- auf Koplanar leitung entspricht von der Funktion her dem Übergang von Hohlleiter auf eine Koaxialleitung. Eine Viertelwellenlänge hinter dem Übergang wird die Finleitung 3 durch einen Kurz schluß 8 kurzgeschlossen (Fig. 1 unten). Im ersten Teil der Koplanarleitung sind die Hohlleiter-Abmessungen reduziert, so daß nur der gewünschte "koaxiale" Wellentyp aus breitungsfähig ist, während der nicht erwünschte (bzgl. der Leitungsachse unsymmetrische) Wellentyp unterdrückt wird. Die Mischerdioden 6 und 7 (z.B. Schottky-Barrier- GaAs-Beam-Lead-Dioden) befinden sich an der Stoßstelle zwischen der symmetrischen Finleitung 1 (Signaltor) und der Koplanarleitung 2 (Fig. 1, vergrößerter Ausschnitt). Diese Anordnung bildet einen frequenzunabhängigen 180°-Hybrid. Die Leistung des Mischeroszillators LO gelangt gegenphasig, das Signal gleichphasig auf die Dioden 6 und 7. Hierbei sind Mischeroszillator LO und Signal theoretisch ideal entkoppelt; praktisch hängt die Entkopplung nur von der Symmetrie der Leiterstruktur und des Diodeneinbaus sowie der Gleichheit der Dioden ab. Ein Mikrostreifenleitungs- Tiefpaßfilter 4 koppelt die Zwischenfrequenz ZF aus. Fig. 1 shows the layout of the known fin line counter mixer. It essentially builds on the combination of a slot or fin line 1 , 3 and a coplanar line 2 . The signal passes from the waveguide input via a taper 5 to a symmetrical fin line ( FIG. 1, left), the mixer oscillator power LO via an asymmetrical fin line 3 ( FIG. 1, top) to a coplanar line 2 . The transition from fin to coplanar line corresponds in terms of function to the transition from waveguide to a coaxial line. A quarter wavelength behind the transition, the fin line 3 is short-circuited by a short circuit 8 ( Fig. 1 below). In the first part of the coplanar line, the waveguide dimensions are reduced, so that only the desired “coaxial” wave type can be expanded, while the undesired (asymmetrical with respect to the line axis) wave type is suppressed. The mixer diodes 6 and 7 (eg Schottky Barrier GaAs beam lead diodes) are located at the junction between the symmetrical fin line 1 (signal gate) and the coplanar line 2 ( FIG. 1, enlarged section). This arrangement forms a frequency-independent 180 ° hybrid. The power of the mixer oscillator LO arrives in phase opposition, the signal in phase on the diodes 6 and 7 . Here, mixer oscillator LO and signal are theoretically ideally decoupled; in practice, the decoupling depends only on the symmetry of the conductor structure and the diode installation as well as the equality of the diodes. A microstrip line low-pass filter 4 couples out the intermediate frequency IF .

Die für die Dimensionierung des Mischers wichtigen Para meter der verschiedenen Leitungstypen, wie symmetrische und unsymmetrische Finleitungen 1 bzw. 3, Koplanarleitung 2 und Mikrostreifenleitungen im Hohlleiter können dabei auf bekannte Weise feldtheoretisch gut berechnet werden.The important parameters for the dimensioning of the mixer of the different line types, such as symmetrical and asymmetrical fin lines 1 and 3 , coplanar line 2 and microstrip lines in the waveguide can be calculated well in a known manner from field theory.

Fig. 2 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform des er findungsgemäßen Gegentaktmischers von oben (Fig. 2a), im Schnitt entlang AB (Fig. 2b) und von unten (Fig. 2c). Fig. 2 shows an advantageous embodiment of the inventive push-pull mixer from above ( Fig. 2a), in section along AB ( Fig. 2b) and from below ( Fig. 2c).

Auf einem rechteckförmigen Substrat Su sind metallische Strukturen Me auf der Oberseite O des Substrats Su und eine Grundmetallisierung GMe auf der Unterseite U des Substrats Su angebracht. Die in Fig. 2b dargestellten Metal lisierungsschichten Me und GMe sowie das Substrat Su sind dabei in ihrer Schichtdicke nicht maßstabsgetreu darge stellt.Metallic structures Me on the top O of the substrate Su and a basic metallization GMe on the bottom U of the substrate Su are attached to a rectangular substrate Su . The metalization layers Me and GMe shown in FIG. 2b and the substrate Su are not to scale in their layer thickness.

Das Substrat Su befindet sich in einem nicht gezeigten und aus zwei Teilen bestehenden Hohlleiter und wird in nut förmigen Vertiefungen in der Hohlleiterinnenwand zwischen diesen beiden Teilen eingeklemmt.The substrate Su is in a waveguide, not shown, and consists of two parts and is clamped in groove-shaped depressions in the waveguide inner wall between these two parts.

Die metallischen Strukturen Me auf der Oberseite O des Substats Su lassen sich grob in vier Bereiche einteilen, nämlich in einen Bereich mit einer Mikrostreifenleitungs schaltung 10 und GMe, einem Übergangsbereich 14, einem im Vergleich zu den anderen drei Bereichen in x-Richtung nur sehr schmalen und daher nur in dem Ausschnitt näher be zeichneten Bereich mit einer Koplanarleitung 12 sowie einen Bereich mit einer unilateralen und symmetrisch ausge bildeten Finleitung 13. Die zur Mikrostreifen-Leitungs schaltung gehörende Grundmetallisierung GMe auf der Unter seite U des Substrats Su ragt mit speziell geformten Fort sätzen zum Teil in den Übergangsbereich 14 hinein.The metallic structures Me on the upper side O of the substrate Su can be roughly divided into four areas, namely an area with a microstrip line circuit 10 and GMe , a transition area 14 , one which is very narrow in the x direction compared to the other three areas and therefore only in the detail be marked area with a coplanar line 12 and an area with a unilateral and symmetrically formed fin line 13th The basic metallization GMe belonging to the microstrip line circuit on the underside U of the substrate Su projects into the transition region 14 with specially shaped extensions.

Nicht gezeigt sind aus zeichentechnischen Gründen in Fig. 2a die im links neben der Fig. 2a befindlichen Aus schnitt gezeigten Mischerdioden 6 und 7, die an den Punkten P 1, P 2 und P 3 an die metallischen Strukturen angeschlossen sind, wobei die in der Fig. 2a erkennbaren drei weißen Punkte im Bereich zwischen Finleitung 13 und Übergangs bereich 14 Positionsierungshilfen für die Dioden darstellen (mit anderen Worten befinden sich die Anschlußpunkte P 1- P 3 jeweils in der Nähe dieser weißen Punkte).Not shown for technical reasons in FIG. 2a, the mixer diodes 6 and 7 shown in the section to the left of FIG. 2a, which are connected to the metallic structures at points P 1 , P 2 and P 3 , the in which Fig. 2a recognizable three white points in the area between fin line 13 and transition area 14 represent positioning aids for the diodes (in other words, the connection points P 1- P 3 are each in the vicinity of these white points).

Die Mikrostreifenleitungsschaltung besteht im wesentlichen aus einem Mikrostreifenleiter 10 auf der Oberseite O des Substrats Su und der bereits erwähnten Grundmetallisierung GMe auf der Unterseite U des Substrats Su. Die Grundmetal lisierung GMe ist, wie in Fig. 2a gestrichelt angedeutet ist, im Bereich des Mikrostreifenleiters 10 mit einem in etwa senk recht zum Mikrostreifenleiter 10 verlaufenden Koppelschlitz 11 versehen. Der Mikrostreifenleiter 10 setzt sich in Richtung der Koplanarleitung zunächst mit reduzierter aber konstanter Breite fort und verbreitet sich anschließend im Übergangsbereich 14 keilförmig auf die Breite des Mittel leiters 120 der Koplanarleitung 12. Am entgegengesetzten Ende ist der Mikrostreifenleiter 10 rechtwinklig zum Sub stratrand geführt und endet in einer Kontaktierung 15, die sich im nutförmig ausgebildeten Klemmbereich des Hohl leiters befindet. Zur Anpassung ist außerdem an dem Mikro streifenleiter 10 ein Radialleitungs-Kurzschluß 16 ange schlossen. Auf der der Kontaktierung 15 gegenüberliegenden Seite des Substrats Su ist eine weitere Kontaktierung 17 angebracht, die mit einer der beiden metallenen Flächen der Finleitung 13 verbunden ist.The microstrip line circuit essentially consists of a microstrip line 10 on the upper side O of the substrate Su and the basic metallization GMe already mentioned on the lower side U of the substrate Su . The basic metalization GMe is, as indicated by the dashed line in FIG. 2a, provided in the area of the microstrip line 10 with an approximately perpendicular to the microstrip line 10 coupling slot 11 . The microstrip line 10 continues in the direction of the coplanar line initially with a reduced but constant width and then spreads in a wedge shape in the transition region 14 to the width of the center line 120 of the coplanar line 12 . At the opposite end of the microstrip line 10 is guided perpendicular to the sub stratrand and ends in a contact 15 , which is located in the groove-shaped clamping area of the hollow conductor. To adapt to the micro strip line 10, a radial line short 16 is connected. On the side of the substrate Su opposite the contact 15 , a further contact 17 is attached, which is connected to one of the two metal surfaces of the fin line 13 .

Die Mischerdioden 6 und 7 sind, wie der Ausschnitt der Fig. 2a zeigt, an der Stoßstelle zwischen der als Signal eingang dienenden unilateralen und symmetrischen Fin leitung 13 und der als Mischeroszillatoreingang (LO-Ein gang) dienenden Koplanarleitung 12 mit dem Mittelleiter 120 und der beiden Außenleitern 121 und 122 an den Anschluß punkten P 1, P 2 und P 3 in der Konfiguration eines 180°- Hybrids angeschlossen. Der Mittelleiter 120 verjüngt sich, wie bereits ausgeführt, im Übergangsabschnitt 14 keilförmig auf eine Breite, die der Breite des Mikrostreifenleiters 10 entspricht, während die beiden Außenleiter 121 und 122 der Koplanarleitung 12 als etwa g/4-lange Fortsätze 141, 142 in den Übergangsabschnitt 14 hineinragen. Auf der Unterseite U des Substrats Su ragt unterhalb dieser Fortsätze 141, 142 die Grundmetallisierung GMe in den Übergangsabschnitt 14 hinein, wobei eine unterhalb des Endes 100 des noch nicht keilförmig verbreiterten Mikrostreifenleiters 10 beginnende V-förmige Aussparung 143 vorgesehen ist, die ihre maximale Breite unterhalb der Außenleiter 121, 122 der Koplanar leitung 12 erreicht, wobei diese Breite mit dem Abstand der beiden Außenleiter 121, 122 in etwa übereinstimmt. Zur Anpassungen der Impedanz der Mischerdioden 6 und 7 an das als Hohlleiterwelle ausgebildete Empfangssignal der Sende/Empfangseinrichtung am Signal-Eingang des Mischers ist die Finleitung 13 als Kettenleitung ausgebildet, so daß die sonst üblichen Taper (vgl. Fig. 1) beim erfindungsge mäßen Mischer nicht erforderlich sind und die gesamte Anordnung des Mischers dadurch in x-Richtung kürzer ge staltet werden kann.The mixer diodes 6 and 7 are, as the section of FIG. 2a shows, at the junction between the unilateral and symmetrical fin line 13 serving as a signal input and the coplanar line 12 serving as a mixer oscillator input (LO input) with the center conductor 120 and the Both outer conductors 121 and 122 are connected to the connection points P 1 , P 2 and P 3 in the configuration of a 180 ° hybrid. As already stated, the central conductor 120 tapers in a wedge shape in the transition section 14 to a width which corresponds to the width of the microstrip line 10 , while the two outer conductors 121 and 122 of the coplanar line 12 extend into the transition section as approximately g / 4-long extensions 141 , 142 14 protrude. On the underside U of the substrate Su , below these extensions 141 , 142, the base metallization GMe protrudes into the transition section 14 , a V-shaped recess 143 beginning below the end 100 of the microstrip conductor 10 , which has not yet widened in a wedge shape, which is below its maximum width the outer conductor 121 , 122 of the coplanar line 12 is reached, this width roughly matching the distance between the two outer conductors 121 , 122 . For adjustments to the impedance of the mixer diodes 6 and 7 to the form of a hollow conductor wave reception signal from the transmitting / receiving device at the signal input of the mixer, the fin line 13 is formed as a chain line, so that the usual Taper (see. Fig. 1) MAESSEN when erfindungsge mixer are not required and the entire arrangement of the mixer can thereby be designed shorter in the x direction.

Die Funktionsweise des Mischers läßt sich wie folgt er klären: das als linear polarisierte Hohlleiterwelle ausge bildete Sendesignal mit einer senkrecht zum Substrat ver laufenden Polarisationsebene trifft auf den Mischer und wird durch die Grundmetallisierung GMe in zwei Hohlleiterwellen aufgespalten, wobei die dielektrisch belastete eine Hohlleiterwelle auf der Substratoberseite O gegenüber der unbelasteten anderen Hohlleiterwelle auf der Substratunterseite U phasenverschoben ist.The functioning of the mixer can be clarified as follows: the transmission signal formed as a linearly polarized waveguide wave with a polarization plane running perpendicular to the substrate hits the mixer and is split into two waveguide waves by the basic metallization GMe , the dielectric load of a waveguide wave on the Substrate top O is out of phase with the unloaded other waveguide shaft on the substrate bottom U.

Über den in die Grundmetallisierung GMe geätzten Koppel schlitz 11 wird dem Hohlleiterfeld der für die Mischer oszillatorleistung erforderliche Teil der HF-Sendeleistung entzogen und auf den Mikrostreifenleiter 10 gekoppelt, welcher im Übergangsabschnitt 14 in die Koplanarleitung 12 überführt wird, welche den Mischerdioden 6 und 7 das einge koppelte HF-Signal als LO-Signal zuführt. Die Länge und Lage des Schlitzes 11 sind dabei zwecks breitbandiger Ein kopplung so gewählt, daß die in dem Koppelschlitz 11 ge führte Schlitzleitungswelle in der λ/2-Resonanz ist, d.h. ein Spannungsmaximum im Bereich unterhalb des Mikro streifenleiters 10 aufweist. Das senkrecht zum Sendesignal und damit parallel zur Substratebene linear polarisierte Empfangssignal wird über die Einleitung 13 den Mischer dioden 6 und 7 zugeführt und dort mit dem eingekoppelten LO-Signal gemischt.About the coupling slot 11 etched in the base metallization GMe, the waveguide field is withdrawn from the part of the RF transmission power required for the mixer oscillator power and coupled to the microstrip line 10 , which is transferred in the transition section 14 into the coplanar line 12 , which the mixer diodes 6 and 7 coupled RF signal as a LO signal. The length and position of the slot 11 are selected for the purpose of broadband A so that the ge in the coupling slot 11 led slot line wave is in the λ / 2 resonance, ie has a voltage maximum in the area below the micro stripline 10 . The linearly polarized received signal perpendicular to the transmit signal and thus parallel to the substrate plane is fed to the mixer diodes 6 and 7 via the inlet 13 and mixed there with the coupled-in LO signal.

Das durch die Mischung der beiden hochfrequenten Signale erzeugte niederfrequentere Zwischensignal (ZF-Signal) entsteht an dem Verbindungspunkt P 2 der beiden Dioden 6 und 7 auf dem Mittelleiter 120 der Koplanarleitung 12 und wird über die Mikrostreifenleitungsschaltung (10, GMe) der Kontaktierung 15 zugeführt und von dort elektrisch isoliert aus dem Hohlleiter herausgeführt. Zweckmäßigerweise wird hierbei die Kontaktierung 15 (wie auch die für die Ein stellung des Arbeitspunktes der Mischerdioden 6 und 7 vorgegesehene Kontaktierung 17 auf der gegenüberliegenden Seite des Substrats Su) mit einer Isolierfolie von der Hohlleiterwand niederfrequenzmäßig elektrisch isoliert und hochfrequenzmäßig kapazitiv kurzgeschlossen, so daß das niederfrequente Zwischenfrequenz-Signal elektrisch isoliert aus dem Hohlleiter herausgeführt werden kann, während die hochfrequenteren Sende- und Empfangssignale kurzgeschlossen werden und damit an dieser Stelle nicht nach außen dringen können (gleiches gilt für die andere Kontaktierung 17).The low-frequency intermediate signal (IF signal) generated by the mixing of the two high-frequency signals arises at the connection point P 2 of the two diodes 6 and 7 on the center conductor 120 of the coplanar line 12 and is supplied to the contacting 15 via the microstrip line circuit ( 10 , GMe ) and from there, electrically insulated from the waveguide. Appropriately, the contact 15 (as well as the intended for the setting of the working point of the mixer diodes 6 and 7 contact 17 on the opposite side of the substrate Su ) is electrically insulated with an insulating film from the waveguide wall in terms of low frequency and capacitively short-circuited so that the low frequency Intermediate frequency signal can be guided out of the waveguide in an electrically insulated manner, while the higher-frequency transmit and receive signals are short-circuited and therefore cannot penetrate to the outside at this point (the same applies to the other contact 17 ).

Die Stärke der Einkopplung des Sendesignals als LO-Signal für den Mischer kann durch Drehen, Abknicken und/oder Abbiegen des Koppelschlitzes 11 variiert werden. Bevorzugte Beispiele solcher veränderter Koppelschlitzstrukturen sind in Fig. 3a und 3b gezeigt.The strength of the coupling of the transmission signal as an LO signal for the mixer can be varied by rotating, kinking and / or bending the coupling slot 11 . Preferred examples of such modified coupling slot structures are shown in FIGS . 3a and 3b.

Neben der Ausführungsform mit einem um einen bestimmten Winkel α gegenüber dem Koppelschlitz 11 der Fig. 2c ge drehten Koppelschlitz in Fig. 3a sind in Fig. 3b komplexere Strukturen gezeigt, deren Symmetrieachse jeweils mit der Ausbreitungsrichtung der durch die Grundmetallisierung aufgespaltenen Hohlleiterwelle des Sendesignals in etwa zu sammenfällt und die V-förmig (11 a) oder U-förmig (11 d) oder X-förmig (11 e) oder H-förmig (11 f) ausgebildet sind oder geradlinig verlaufen (11 b; 11 c) mit rechtwinklig abge winkelten Enden 110 b, 111 b bzw. 110 c, 111 c.In addition to the embodiment with a coupling slot in FIG. 3a rotated by a certain angle α relative to the coupling slot 11 of FIG. 2c, more complex structures are shown in FIG to coincide and which are V-shaped ( 11 a ) or U-shaped ( 11 d ) or X-shaped ( 11 e ) or H-shaped ( 11 f ) or straight ( 11 b ; 11 c ) with right angles angled ends 110 b , 111 b and 110 c , 111 c .

Als Substraktmaterial eignet sich für Höchstfrequenzan wendungen neben Quarz vor allem glas- oder keramikver stärktes Teflon.Suitable as subtract material for maximum frequency In addition to quartz, applications are primarily glass or ceramic strengthened Teflon.

Es versteht sich, daß die Erfindung mit fachmännischem Wissen und Können aus- und weitergebildet bzw. an die unterschiedlichen Anwendungen angepaßt werden kann, ohne daß dies hier an dieser Stelle näher erläutert werden müßte.It is understood that the invention with expert Knowledge and skills trained and advanced or to the can be adapted to different applications without that this will be explained in more detail here ought to.

So sind z.B. weitere Koppelöffnungsstrukturen wie z.B. hantel-, ellipsen- oder halbmondförmige Öffnungen denkbar. For example, further coupling opening structures such as dumbbell, elliptical or crescent shaped openings possible.

Weiterhin ist es z.B. möglich, die einzelnen Bereiche, insbesondere den Übergangsbereich und/oder den Koplanar bereich in x-Richtung auszudehnen.Furthermore it is e.g. possible the individual areas especially the transition area and / or the coplanar expand the area in the x direction.

Ferner kann die Finleitung mit einem Taper versehen werden.Furthermore, the fin line can be provided with a taper.

Schließlich ist es möglich vor dem Signaleingang des Mischers einen Polarisationswandler zu setzen, der das linear polarisierte Sendesignal in ein zirkular polarisiertes Sendesignal umwandelt ünd die beiden rechts- und linksdrehend zirkular polarisierten Komponenten des Empfangssignals in zwei orthogonale lineare polarisierte Signale zurückwandelt.Finally, it is possible before the signal input of the Mixer to put a polarization converter that the linearly polarized transmission signal in a circular polarized transmission signal converts and the two right and counterclockwise circularly polarized components of the Received signal into two orthogonal linear polarized Converts signals back.

Claims

1. push-pull mixer for a transmitting / receiving device for the microwave range, in particular millimeter wave range, in which device the transmit signal and the receive signal are linearly polarized orthogonally to one another in the area of the mixer, which mixer is designed as a planar circuit on a substrate located in a waveguide and Has mixer diodes and has a coupling element for coupling a part of the transmit signal power into the mixer, which coupled coupled transmit signal power is supplied to the mixer diodes as mixer oscillator power (LO signal), characterized in that

- That the coupling element as a microstrip line circuit ( 10 , GMe ) with a microstrip line ( 10 ) on the top ( O ) of the substrate ( Su ) and with a coupling opening ( 11 ) provided basic metallization ( GMe ) on the bottom ( U ) of the Substrate ( Su ) is formed;
- That the transmission signal is formed as the first waveguide wave and the base metallization ( GMe ) splits this wave into two spatially separated and phase-shifted second waveguide waves.

2. Push-pull mixer according to claim 1, characterized in that the coupling opening is a with its longitudinal axis transverse to the direction of propagation of the second waveguide slot ( 11 ) in the base metallization ( GMe ) below part of the microstrip line ( 10 ).

3. push-pull mixer according to claim 1, characterized in that the coupling opening with its axis of symmetry parallel to the direction of propagation of the second hollow waveguide waves aligned U- or V- or X- or H-shaped slot ( 11 a ; 11 d ; 11 e ; 11 f ) or straight-line slot ( 11 b ; 11 c ) with angled ends ( 110 b , 110 b ; 110 c , 111 c ) in the base metallization ( GMe ) below part of the microstrip line ( 10 ).

4. push-pull mixer according to one of claims 2 to 3, characterized in that the length and shape of the slot ( 11 ; 11 a ; 11 b ; 11 c ; 11 d ; 11 e ; 11 f ) are designed so that one guided by it Slot conductor shaft in the area below the microstrip conductor ( 10 ) has a maximum voltage.

5. push-pull mixer according to one of the preceding claims, characterized in that the mixer diodes ( 6 , 7 ) at the joint between a signal input serving unilateral, preferably symmetrical introduction ( 13 ) and serving as a mixer oscillator input coplanar line ( 12 ) in the configuration of a 180 ° hybrids are arranged and that the microstrip line circuit ( 10 , GMe ) in a transition section ( 14 ) merges continuously into the coplanar line ( 12 ).

6. push-pull mixer according to claim 5, characterized in that

- That the microstrip line ( 10 ) on the top ( 0 ) of the substrate ( Su ) widens in a wedge shape in the transition section ( 14 ) in the direction of the coplanar line ( 12 ) to the width of the central conductor ( 120 ) of the coplanar line ( 12 ),
- That the two outer conductors ( 121 , 122 ) of the coplanar line ( 12 ) protrude as approximately g / 4-long extensions ( 141 , 142 ) in the transition section ( 14 );
- That the base metallization ( GMe ) of the microstrip line circuit ( 10 , GMe ) below the two extensions ( 141 , 142 ) of the outer conductor ( 121 , 122 ) of the coplanar line ( 12 ) protrudes into the transition section ( 14 ) and one below the end ( 100 ) of the not yet wedge-shaped widened microstrip line ( 10 ) be beginning V-shaped recess ( 143 ) with an approximately with the distance between the two outer conductors ( 121 , 122 ) of the coplanar line ( 12 ) corresponding maximum width at the coplanar end of the transition section ( 14 ).

7. push-pull mixer according to one of claims 5 to 6, characterized in that the received signal is designed as a third waveguide shaft and the unilateral, preferably symmetrical fin line ( 13 ) for adapting the impedance of the mixer diodes ( 6 , 7 ) to this third hollow waveguide Chain line is executed.

8. push-pull mixer according to one of the preceding claims, characterized in

- That the waveguide consists of two parts and the substrate ( Su ) is clamped between the two parts in groove-shaped depressions in the inner waveguide wall;
- That the intermediate frequency signal at the center conductor ( 120 ) of the coplanar line ( 12 ) located connection point ( P 2 ) of the two mixer diodes ( 6 , 7 ) is present and via the microstrip line circuit ( 10 , GMe ) a contact point ( 15 ) on the substrate ( Su ) is supplied in the clamping area of the waveguide and from there is electrically isolated from the waveguide.

9. push-pull mixer according to claim 8, characterized in that in addition at least one to the micro strip line ( 10 ) connected radial line short circuit ( 16 ) is provided.

10. push-pull mixer according to one of the preceding claims, characterized in that the mixer is finally a coupling element ( 10 , 11 ) is produced by etching technology.

11. push-pull mixer according to one of the preceding claims, characterized in that quartz or glass or ceramic-reinforced Teflon is provided as the substrate ( Su ).

12. Push-pull mixer according to one of the preceding An sayings, characterized by the use in one Doppler radar sensor especially for traffic monitoring and / or control systems.