2.2 雙工器設(shè)計(jì)

由圖1可見，天線接收發(fā)射的信號(hào)都要經(jīng)過一個(gè)雙工器，該雙工器的主要功能是隔離GSM900頻段與DCS1800頻段信號(hào)。本文介紹的是一個(gè)GSM 手機(jī)前端，GSM 頻段上下行頻率范圍為890-915MHz(TX)和935-960MHz(RX)，DCS頻段上下行頻率范圍為1710-1785 MHz(Tx)和1805-l880MHz(Rx)。圖2為雙工器的電路結(jié)構(gòu)。

圖2 雙工器電路圖

如圖2，在天線和GSM端口之間是一個(gè)低通濾波器，其截止頻率在1000MHz左右，C1和L1組成并聯(lián)諧振產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)其諧振點(diǎn)在1800MHz左右，用來抑制DCS頻段信號(hào)，同時(shí)又可增加對(duì)GSM 頻段二次諧波的抑制。

同時(shí)，在DCS端口天線之間是一個(gè)高通濾波器，C₅和L₂、L₃和C₆同時(shí)產(chǎn)生串聯(lián)諧振，諧振頻率在900MHz左右，用來抑制GSM頻段信號(hào)。

按照同樣方法可完成發(fā)射端口低通濾波器設(shè)計(jì)。最后利用ansof公司的電路仿真軟件designer對(duì)收發(fā)前端模塊進(jìn)行整體電路仿真，優(yōu)化參數(shù)，得到準(zhǔn)確的電路模型。

3 三維結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)

電路仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)完成之后，對(duì)合適的無源元件在電磁仿真軟件Q3D中建模，優(yōu)化其C、 L值，然后導(dǎo)入HFSS中整體仿真優(yōu)化S參數(shù)。對(duì)于一些取值較大的元件如扼流線圈和限流電阻，由于模塊基板尺寸和材料介電常數(shù)的限制，采用LTCC難以實(shí) 現(xiàn)，將其和非線性元件PIN二極管、聲表面波濾波器(SAW)一起表貼在基板上。對(duì)于λ/4短截線，由于每層的平面空間有限，采用多層螺旋線來實(shí)現(xiàn)，既可以節(jié)約空間又可以利用其產(chǎn)生電容來等效縮短λ/4傳輸線的長度。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將最終加工得到的模塊實(shí)物焊接在測試夾具上進(jìn)行測試，兩個(gè)頻段的接收插損均小于1.9dB(通帶內(nèi)波動(dòng)小于0.5dB)，兩個(gè)頻段收發(fā)隔離均大于25dBc。

5 結(jié)語

本文介紹了一款小型化L波段射頻收發(fā)前端模塊的設(shè)計(jì)過程，從電路設(shè)計(jì)、三維建模、仿真優(yōu)化、測試結(jié)果分析幾個(gè)方面進(jìn)行了較為詳細(xì)的講解。其中使用的單節(jié)λ/4短截線收發(fā)開關(guān)電路既有效地降低了接收損耗、改善了收發(fā)隔離，又縮小了電路尺寸，值得借鑒。