射频微波设计指南

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1、射频微波讲稿概述射频微波是指频率范围为300kHz到超过100GHz的电磁波。射频（RF）与微波的频率界限比较模糊，并且随着器件技术和设计方法的进步还有所变化，比较通行的一种说法是射频频率范围的低端为300kHz，高端为300MHz~1GHz；微波的频率范围的低端为300MHz~1GHz，高端至少为100GHz。射频微波技术是无线通信系统的核心技术之一。任何一种无线通信系统不论基站也好，移动终端也好都包含一个射频子系统，其组成如图1所示：LNARX收发天天线PLL线共用PATX图1RF射频子系统

2、组成框图由图可见，一个射频子系统通常包含天线、收发天线共用、低噪声放大器（LNA）、收信机（RX）、发信机（TX）、功率放大器（PA）和频率合成器（PLL）共七个部分。对于FDD系统利用双工器来完成收发天线共用，对于TDD系统则是利用RF收发开关来完成收发天线共用。2收发天线共用器选型概述在现代无线通信系统中,由于技术、成本、场地条件等多个因素的限制，为减少天线的数量，减小架设难度，基站一般都是采用收发天线共用，这就需要由收发天线共用器来实现。基本原理：1．1天线共用器分类：按照收发信机的频率规

3、划，以及双工方式的区别，天线共用器可以分为以下几种类型：ò同频双工在这种情形下，TX和RX同时工作于同一工作频带内，只能通过类似环行器这样的铁氧体器件的单向传输特性来实现TX/RX的隔离，实现天线共用。这一类天线共用器称为环行器型天线共用器。ò双频双工在这种情形下，TX和RX分别工作于具有一定频率分隔的频带内，采用两个滤波器分别调谐在相应的频带内，采用Y结形式共用天线。这一类称为滤波器型天线共用器，在实际使3用中，通常也称为双工器。ò同频半双工在这种情形中，TX和RX工作于同一频带，两者之间的隔

4、离通过开关切换来实现，通常都是SPDT的开关。这一类称为开关型天线共用器，通常简称为收发天线开关。以下是几类天线共用器的比较优点应用举例环形器型无源：无需外加电源多普勒雷达功率承受能力较大典型的TX/RX隔离：20dB，RX通常需要限幅器保护极好的驻波特性滤波器型无源：无需外加电源GSM，CDMA，功率承受能力较大WCDMA（FDD）最好的无源互调特性开关型工作频带较宽PHS，TDS-CDMA，体积小，节省空间WLAN通讯系统中，GSM，CDMA，以及WCDMA都是采用收发频分复用，相应地适用滤

5、波器型天线复用器，即双工器；而PHS，TDS-CDMA以及WLAN都是采用了收发时分复用，相应地适用开关型天线复用器，即收发天线开关。1．2双工器基本原理基站/移动台双工工作的时候，通过天线共用器，使同一副天线得以同时提供给收发信机使用，并且又互不影响。主要指的是发信对收信的影响，因为发信电平比收信电平高许多。影响主要体现在两个方面：第一是发信电平不能通过双工器泄入收信机。强大的发信功率可能使收信前端电路重者烧毁，轻者阻塞。因此，必须通过一系列抑制电路，将进入收信前端的电平抑制到阻塞电平以下。这

6、可以通过设置高性能的收信带通滤波器来实现；第二方面，防止发信机输出的边带外噪声进入收信机，形成对收信机的干扰。这可通过设置发信带通滤波器加以解决。4发信发信滤收信滤收信机波器波器机1/4收波1/4发波长长上图为双工器的原理示意图。由于收发信滤波器在距公共天线1/4波长处，故能保证两个滤波器互不影响，还能使发信信号只能输入天线，而不能输向收信机；收信信号只能由天线进入收信机，而无法进入发信机。由于收信滤波器工作在收信频率上，收信频率可由天线无衰减地进入收信机，但它对发信频率起到短路作用。经过λT/

7、4传输线后，从天线向此传输线看入的阻抗为无穷大，所以由发信机来的信号不能进入终端短路的λT/4传输线，只能传向天线。同理，由天线送入的收信信号无法进入终端短路的λR/4传输线，只能传向收信机。1.2.1双工器种类根据构成双工器所使用的滤波器，可把双工器分为以下几类：ò带通双工器如上图的结构，可以通过对谐振腔的个数以及谐振腔的尺寸进行调整来增减RX/TX之间的隔离。这样的双工器在使得发射信号通过带通滤波器的同时，发射机的噪声和杂散也被带通滤波器大大衰减，这样有助于对共址的其他接收机的干扰。带通型双

8、工器最适合于中等以及较宽的收发频率间隔。如果两个频率相隔很近，需要外加陷波滤波器或者天线分离。ò带阻双工器5发射机信号直接通过滤波器发射到天线，但是发射机的载波和噪声仅在接收支路的滤波器上得到衰减。这样对于共址接收机来讲，干扰的衰减是很有限的。带阻型双工器最适合于收发间隔非常接近的系统。ò带通/带阻双工器这种双工器结合了上述两种双工器的特点。1.2.2基站/移动台双工器的比较ò基站以及配套用的直放站等设备，通常采用腔体滤波器构成的双工器。同轴腔体滤波器采用耦合同轴腔结构，准椭圆函数方式实现，Q值