一種小型化射頻收發前端的設計

2.2 雙工器設計

由圖1可見，天線接收發射的信號都要經過一個雙工器，該雙工器的主要功能是隔離GSM900頻段與DCS1800頻段信號。本文介紹的是一個GSM 手機前端，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為雙工器的電路結構。

圖2 雙工器電路圖

如圖2，在天線和GSM端口之間是一個低通濾波器，其截止頻率在1000MHz左右，C1和L1組成并聯諧振產生傳輸零點，我們設計其諧振點在1800MHz左右，用來抑制DCS頻段信號，同時又可增加對GSM 頻段二次諧波的抑制。

同時，在DCS端口天線之間是一個高通濾波器，C₅和L₂、L₃和C₆同時產生串聯諧振，諧振頻率在900MHz左右，用來抑制GSM頻段信號。

按照同樣方法可完成發射端口低通濾波器設計。最后利用ansof公司的電路仿真軟件designer對收發前端模塊進行整體電路仿真，優化參數，得到準確的電路模型。

3 三維結構實現

電路仿真優化設計完成之后，對合適的無源元件在電磁仿真軟件Q3D中建模，優化其C、 L值，然后導入HFSS中整體仿真優化S參數。對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的限制，采用LTCC難以實 現，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現，既可以節約空間又可以利用其產生電容來等效縮短λ/4傳輸線的長度。

4 實驗結果

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

5 結語

本文介紹了一款小型化L波段射頻收發前端模塊的設計過程，從電路設計、三維建模、仿真優化、測試結果分析幾個方面進行了較為詳細的講解。其中使用的單節λ/4短截線收發開關電路既有效地降低了接收損耗、改善了收發隔離，又縮小了電路尺寸，值得借鑒。