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直接调制器设计方案
本设计的主要设计指标如下所示。 Ka 波段 I/Q 直接调制器设计指标： 基带输入信号： 输入频率：DC~3 GHz 输入功率：< -5 dBm 输入载波： 输入频率：33.5 GHz 输入功率：< 12 dBm 输出信号： 输出频率：30.5~33.5 GHz 边带抑制：> 30 dBc。
I/Q 幅相不平衡对边带抑制能力的影响
边带抑制能力随着 I、Q 通道幅相失衡变化明显。为了实现 I、Q 通道良好的幅相平衡条件，需要对 I、Q 通道失衡的原因进行具体的分析。
首先，根据设计指标以及上图分析可知，若要达到 30 dBc 的边带抑制， 则要求 I/Q 通道之间的幅度不平衡小于 0.2 dB，相位不平衡小于 2 。而在仿真设 计中，I/Q 通道的幅相失衡主要由功率分配以及合成网络造成，因而设计时要求功 率分配以及合成网络至少要满足这个条件。其次，为了使基带以及载波信号谐波 充分参与到变频过程中，采用滤波器作为基带以及载波信号高次谐波的开路终端。与此同时，滤波器配合使用还可以实现基带信号输入端、载波输入端以及射频输 出端之间良好的隔离特性。最后，采用 型单平衡混频器来抑制本振泄露。
综上所述，得到下图所示的系统设计方案。根据设计方案可知，本设计主要 包括两大部分：(1) 无源部分，主要包括滤波器、功率分配以及合成元件的设计； (2) 有源部分，主要为单平衡混频器的设计。以下对各个部分性能要求进行详细地 阐述。
一、滤波器
本设计主要包括两种滤波器：低通滤波器以及带通滤波器。滤波器主要实现两个功 能，其一实现基带与载波信号高次谐波的开路终端，其二为实现本振输入端、信 号输入端以及信号输出端之间的隔离，对滤波器的边沿抖降特性并无严格要求。 因此，滤波器在实现通带性能的同时，也要保证在基带或 Ka 波段实现良好的抑制 能力。由此可以得到滤波器相应设计指标如下所示。
(1) 低通滤波器： 工作频段：0~3 GHz Ka 波段抑制：>30 dBc
(2) 带通滤波器： 工作频段：27~40 GHz 基带抑制：>30 dBc
对带通滤波器而言，由于本振谐波以及基波谐波距离本振信号都非常远，故 而带通滤波器的带宽特性对系统性能并无大的影响，且较宽的带宽还可以实现较 大的本振频率变化范围，使得输出信号能够灵活覆盖更宽的频带。因此，本设计 中的带通滤波器相对带宽大一点对系统后期性能地拓展更为有利。
二、功率分配以及合成元件
功率分配元件主要包含两类， 0 / 90 混合网络以及 0 /180 混合网络。 0 / 90 混 合网络用来将本振信号正交等幅输出，而 0 /180 混合网络有两种用途。一类用于单平衡混频器的设计中，用来将 0 / 90 混合网络输出的本振信号等幅地注入至混 频二极管中；另一类为同相功率合成，用来将 I/Q 两路信号实现同路合成输出。根 据各网络在电路中实现的功能不同，根据 2.2 节的分析可知，本方案对 0 / 90 以及 同相功率合成网络输出端的幅相平衡要求较高，而对单平衡混频器中 0 /180 混合 网络的幅相平衡要求相对较低，故而可以得到各功率分配以及合成网络的设计指 标如下。
(1) 0 / 90 混合网络
工作频段：33.5 GHz 耦合度：3 dB
输出端隔离度：>15 dB 端口反射系数：< -15 dB
输出端幅度不平衡：< 0.2 dB 输出端相位不平衡： 90 2
(2) 0 /180 混合网络
○1 0 /180 功率分配器（混频器） 工作频段：33.5 GHz 耦合度：3 dB 输出端隔离度：>15 dB 端口反射系数：< -15 dB
○2 同相功率合成器 工作频段：30.5 ~33.5 GHz 耦合度：3 dB 输出端幅度不平衡：< 0.2 dB 输出端相位不平衡： 90 2
三、单平衡混频器
单平衡混频器用来实现频谱搬移的同时，要求具有较好的本振抑制能力。除 此之外，混频还应具有较好的端口隔离度、较低的变频损耗等性能。参考一般混 频器的性能参数，单平衡混频器的技术指标如下所示：
本振频率：33.5 GHz 注入功率：<12 dBm 基带频率：DC~3 GHz 输入 1 dB 压缩点： -5 dBm 变频损耗：< 7 dB 端口隔离：> 30 dB 本振抑制：> 30 dB
本章小结
本章对直接调制器的结构、关键问题以及产生的原因进行了详细的探讨及分 析。在此基础上，对已有的相关方法进行了总结对比，从中选取了相应结构应用 于本设计，并给出了系统方案。根据理论分析以及设计指标，对设计中的滤波器 等器件指标进行了分配，作为后续设计的设计指导。
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