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基于公共腔的新型同轴腔体双频合路器研制

电子元件与材料 2014年第9期33卷 75-78页

作者：潘宁叶强陈其豪中国计量学院信息工程学院浙江杭州310018

以一种基于公共腔的新型同轴腔体双频合路器为研究对象,结合仿真技术进行研究。采用公共腔结构,大幅降低了合路输出端抽头线对每个通带的影响。通过电路仿真软件ANSOFT DESIGNER对合路器电路模型进行分析,再通过电磁场仿真软件ANSOFT H... 详细信息

以一种基于公共腔的新型同轴腔体双频合路器为研究对象,结合仿真技术进行研究。采用公共腔结构,大幅降低了合路输出端抽头线对每个通带的影响。通过电路仿真软件ANSOFT DESIGNER对合路器电路模型进行分析,再通过电磁场仿真软件ANSOFT HFSS建立合路器仿真模型并进行优化,得出合路器的参数指标,最后制作一款用于大功率移动信号基站的GSM收发天线前端的合路器。结果表明,该合路器仿真与实测结果基本相同,说明了基于公共腔结构合路器的实用性。

关键词：合路器公共腔同轴腔体带通参数仿真优化

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基于公共腔的小型化合路器的设计

基于公共腔的小型化合路器的设计

作者：陈其豪中国计量大学

学位级别：硕士

目前我国的移动通信技术已步入了4G时代,多种通讯制式同时存在一个通信系统成为了必然,因此为了有效地降低移动通信网络成本,各大移动运营商都采用基站共址的建设模式。而有着将多路信号分离或者合路功能的合路器在实现多网共建共享中... 详细信息

目前我国的移动通信技术已步入了4G时代,多种通讯制式同时存在一个通信系统成为了必然,因此为了有效地降低移动通信网络成本,各大移动运营商都采用基站共址的建设模式。而有着将多路信号分离或者合路功能的合路器在实现多网共建共享中起着关键的作用,其性能指标(互调、插耗、隔离度等)的好坏将直接影响整个通信系统的通信质量。首先,滤波器作为合路器的基本单元,在合路器的设计中有着根本的作用。本文在开始时对滤波器设计原理作了简单的介绍,并选取了目前来说应用最广的切比雪夫模型来设计。接着根据腔体合路器的一般设计方法,得出合路器的参数多项式,把谐振频率,耦合系数,品质因素Q联系起来,并利用目前的仿真软件求出合路器的具体参数。然后对合路器中关键的四个设计点进行分析:小型化设计、高隔离度的设计、低插入损耗和低互调值的设计。针对小型化设计,采用的是高低阻抗线低通滤波器代替带通带通滤波器的思路,同时在其余三路带通滤波器中采用了公共腔的设计方法;对高隔离度来说,使用交叉耦合的设计,增加了通道外的抑制,从而达到好的隔离效果;在低插入损耗方面,首先是选取了阻抗为76欧姆的圆腔,使得其Q值最高,接着对腔体多余的地方进行挖空处理,变相增加腔体的有效体积,从而增加Q值,从而减小了插入损耗;在低互调方面,采用耦合盘的抽头形式来代替了直接耦合,同时器件选用内铜外银的材料,减小器件的表面阻抗,达到好的互调效果。最后根据前面的设计方法,设计出一款工作于GSM、DSC1800、UMTS2100以及LTE2600频段的4频腔体合路器,并对器件进行实测分析。实测结果表明,该合路器通带的隔离度基本达到了-65dB以下,互调值也在-155dBc左右,完全达到了制定的设计指标。

关键词：合路器低互调交叉耦合公共腔

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一种用于移动通信四频合路器

电子器件 2016年第6期39卷 1313-1316页

作者：张长弓陈昌明谭忠辉成都信息工程大学通信工程学院成都610225

为缩小合路器尺寸,提出一种基于公共腔体的合路器的设计方法。采用广义切比雪夫函数求解出支路滤波器的耦合系数,使用AWR电路仿真软件对合路器电路模型进行优化,提取出合路器的耦合矩阵。最后运用电磁仿真软件HFSS提取出物理尺寸,加工... 详细信息

为缩小合路器尺寸,提出一种基于公共腔体的合路器的设计方法。采用广义切比雪夫函数求解出支路滤波器的耦合系数,使用AWR电路仿真软件对合路器电路模型进行优化,提取出合路器的耦合矩阵。最后运用电磁仿真软件HFSS提取出物理尺寸,加工出一款基站用四频合路器。实测结果表明,该器件在通带820~880 MHz的损耗小于1.6 d B,带外抑制大于40 d B@890 MHz,与仿真结果吻合较好,具有很大的实用价值。

关键词：合路器公共腔电路模型耦合矩阵

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一种高隔离度的腔体双频合路器的设计

电子器件 2016年第2期39卷 276-279页

作者：陈其豪叶强封建华中国计量学院信息工程学院杭州310018

设计了一款高隔离的同轴腔体双频合路器。采用了较多的交叉耦合来增加合路器的传输零点,从而提高了隔离度。两路滤波器之间采用的是公共腔结构,大幅降低了抽头线对通带的影响。为了验证该设计的可行性,采用这种结构设计制作了一款针对DS... 详细信息

设计了一款高隔离的同轴腔体双频合路器。采用了较多的交叉耦合来增加合路器的传输零点,从而提高了隔离度。两路滤波器之间采用的是公共腔结构,大幅降低了抽头线对通带的影响。为了验证该设计的可行性,采用这种结构设计制作了一款针对DSC台式机的合路器。该合路器的仿真和实测基本达到指标要求。

关键词：合路器隔离度公共腔交叉耦合

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高性能射频合路器的设计与实现

高性能射频合路器的设计与实现

作者：葛雪飞杭州电子科技大学

学位级别：硕士

射频合路器是现代无线通信系统中不可或缺的重要器件,广泛应用于移动通信系统和基站。近年来,随着移动通信技术的不断发展,对合路器的性能指标要求不断提升,特别是合路器的无源互调特性,对移动基站整体性能的影响越来越明显,基于此,本... 详细信息

射频合路器是现代无线通信系统中不可或缺的重要器件,广泛应用于移动通信系统和基站。近年来,随着移动通信技术的不断发展,对合路器的性能指标要求不断提升,特别是合路器的无源互调特性,对移动基站整体性能的影响越来越明显,基于此,本文研究了影响公共腔的合路器无源互调特性的主要设计因素,并在此研究基础上,设计了两款具有低损耗、高抑制、低互调的高性能的射频合路器。本文在分析合路器的类型、性能参数、设计方法的基础上,基于同轴腔体合路器,研究了合路器的无源互调特性,通过对于合路器谐振腔的调谐杆、两端的抽头结和腔间台阶的电场、磁场或电流密度的研究,分析了在实际设计过程中影响合路器无源互调的主要设计参数,并提出了降低无源互调的方法,并依据此方法设计了两款基于公共腔的高性能的射频合路器。本文设计了一款双频合路器,通过输入输出端的公共腔结构来改善合路器的损耗特性,使回波损耗低于-21d B,同时利用调谐杆调谐其两频带的中心频率分别保持在1747.5MHz和1842.5MHz,通过引入传输零点,使两频带的隔离度分别在108.21d B、99.172d B,通过设计抽头结构和腔间台阶的调谐,测得在频带1710MHz-1785MHz和1805MHz-1880MHz的频带范围内的三阶互调值分别低于-175.8d Bc、-174.6d Bc.在双频合路器基础上,本文又设计了一款基于DCS1800、TD-SCDMA2100、WLAN2600三频合路器。与双频带的合路器进行对比研究,进一步验证了合路器谐振腔的调谐杆,两端的抽头结构,腔间台阶对合路器三阶互调的影响。本文设计的三频合路器通过加工和实际测试得到三个通带的互调失真值分别低于-172.50d Bc、-169.75d Bc、-173.30d Bc。综上所述,本文研究了影响公共腔合路器无源互调特性的结构和设计参数,并基于此研究设计了两款射频公共腔合路器,均达到了设计指标,且有效地改进了合路器的无源三阶互调特性,对于提高公共腔合路器的性能,降低无源互调特性具有重要的意义。

关键词：公共腔谐振杆抽头腔间台阶三阶互调同轴腔体合路器

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腔体合路器的研究与设计

腔体合路器的研究与设计

作者：潘宁中国计量学院

学位级别：硕士

随着通信技术的不断发展进步,我国将要面临着2G、3G、4G等多种通信网络并存的局面,势必会导致基站的重复建设,造成资源的浪费。相关主管部门正在对电信基础设施的共建共享进行中长期发展的规划,主旨是环保,尽量避免电磁波之间的干扰,减... 详细信息

随着通信技术的不断发展进步,我国将要面临着2G、3G、4G等多种通信网络并存的局面,势必会导致基站的重复建设,造成资源的浪费。相关主管部门正在对电信基础设施的共建共享进行中长期发展的规划,主旨是环保,尽量避免电磁波之间的干扰,减小辐射对居民的影响。并在发展通信技术的同时,注重可持续发展,合理利用基站资源,有效解决无线基站重复建设的问题。因此,合路器在无线移动通信系统中的综合应用越来越广泛。现在应用最多的是同轴腔体合路器,它的结构紧凑,性能优良,易于调谐,成本较低,具有很好的发展前景。为了达到优化结构、提高性能指标、降低成本的目的,本文将合路器的研究分为两点,第一点是针对合路器的结构进行优化设计,使合路器小型化,结构紧凑,节约材料成本。第二点是通过精细的加工,接触方式的改良提高合路器性能。本文分为三个方面进行概述:首先,介绍带通滤波器的设计方法,本文设计的合路器以带通滤波器为基础,重点分析了广义切比雪夫滤波器的综合设计方法,推导出广义切比雪夫多项式及其耦合矩阵,提出了交叉耦合结构。其次,理论与实际相结合,介绍了合路器的综合设计方法,根据小型化和低互调两个特点,通过推导公式,将理论值代入等效电路进行仿真优化,并结合基于公共腔的新型同轴腔体双频合路器和低互调同轴腔体合路器的设计进行实例验证。最后,本文采用双层合路器结构,对腔体及腔间耦合进行设计,根据指标要求加入公共腔和交叉耦合结构,通过仿真优化和制作加工,设计出了基于公共腔的双层同轴腔体六频合路器,测试结果满足所有合路器指标要求。解决了多网兼容的问题,同时可以节约成本,使器件小型化、结构紧凑,具有非常好的应用价值。

关键词：同轴腔体合路器广义切比雪夫滤波器公共腔多网兼容

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基于空间映射法的滤波器设计

基于空间映射法的滤波器设计

作者：徐迎虎杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术的迅猛发展,各种新型无线通信系统的不断涌现,极大的刺激了微波有源和无源器件的快速发展,也对滤波器的性能提出了更高的要求。在微波滤波器的设计阶段,由于商用电磁软件仿真所耗费的时间成本巨大,滤波器的整体仿真优... 详细信息

随着无线通信技术的迅猛发展,各种新型无线通信系统的不断涌现,极大的刺激了微波有源和无源器件的快速发展,也对滤波器的性能提出了更高的要求。在微波滤波器的设计阶段,由于商用电磁软件仿真所耗费的时间成本巨大,滤波器的整体仿真优化是一个十分繁杂的过程,空间映射方法正是针对商用电磁软件仿真耗时这一缺点提出的。本文大量的工作放在空间映射法在滤波器设计中的应用上,给出了详细地包括微带滤波器,同轴腔体滤波器,管状滤波器的设计实例,这些方法对工程应用有一定的借鉴意义。本文共分为五章,第一章主要介绍了课题背景,选题意义以及本文的主要工作。在第二章中主要介绍了两种最常用的空间映射方法,主动空间映射法和隐式空间映射法。给出了它们的算法流程,并分别给出微带滤波器设计的实例来阐述该方法在滤波器设计中的应用。第三章主要讨论的是基于主动空间映射方法设计同轴腔体滤波器的方法。在参数提取阶段,介绍了“等效电路优化法”和“柯西法”两种参数提取方法,分别给出了设计实例。然后将柯西法推广到提取公共腔双工器的多项式系数的情形,给出的设计实例说明了该方法的有效性。在第四章中主要介绍了管状滤波器的设计方法,首先给出了管状滤波器中等效集总元件的实现方式,然后总结了窄带管状滤波器的综合方法,详细地介绍了主动空间映射方法设计窄带管状滤波器的方法,每次迭代的精确模型尺寸由经验公式计算得到。最后,详细地介绍了基于曲线拟合技术的宽带管状滤波器的设计方法,其核心思想是先将滤波器结构拆分为相互独立的模块,然后对各个节电路(单元结构)进行参数提取,逐步逼近理想的电路元件值,这是空间映射方法的直接推广应用,一个设计实例证明了该设计方法的有效性。在最后一章对本文的工作进行了总结,并提出了下一步的工作展望。

关键词：滤波器空间映射等效电路柯西法公共腔管状曲线拟合

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多系统合路平台中高性能合路器的设计与实现

多系统合路平台中高性能合路器的设计与实现

作者：胡世昌电子科技大学

学位级别：硕士

现如今通信技术的发展日新月异,华为公司的Polar Code(极化码)方案也在2016年11月最终战胜欧美强国,成为5G控制信道eMBB(增强移动宽带)场景编码最终方案,而4G通信在城市已经全面普及开来,通信频段频率不断升高细分,通信制式也逐渐多种多... 详细信息

现如今通信技术的发展日新月异,华为公司的Polar Code(极化码)方案也在2016年11月最终战胜欧美强国,成为5G控制信道eMBB(增强移动宽带)场景编码最终方案,而4G通信在城市已经全面普及开来,通信频段频率不断升高细分,通信制式也逐渐多种多样,3G的CDMA和4G的TD-LTE。为了实现各个通信频段信号的上行下行,室内通信分布系统变得越来越复杂,而很多时候各个运营商又分别建立自己的覆盖系统造成的重复建设加剧了这一现状。因此多系统合路平台(POI)的设计和推广应用显得尤为必要,而其中关键部分多频合路器的设计具有重要意义。多频合路器的设计从上个世纪中后叶开始就有很多前人的研究,受限于理论和计算机技术的发展等相关因素,到近些年才逐渐趋于成熟,能够采用多通带滤波器并联方式实现合路以及灵活选择结构来达到设计指标。本文的主要工作就是设计实现高隔离、低插损和高带外抑制等一些性能和结构上要求严苛的五通带合路器。多频合路器可以分解为几个单通带滤波器结构,所以本文首先对多频合路器的基础部分——滤波器进行详细理论介绍,着重从广义切比雪夫型滤波器及交叉耦合矩阵方面分析,为后续的各路复杂结构滤波器设计提供理论支撑,同时也结合仿真软件HFSS讨论耦合系数的计算公式。然后开始从HFSS单双腔谐振频率与耦合系数的仿真展开,在实际设计中分析滤波器结构对性能的影响,特别是应用较多的CT和CQ交叉耦合及端口耦合结构等,又从仿真设计方法运用方面主要对Y矩阵法进行讨论,此方法在本文设计过程中广泛运用于调节谐振与耦合。接着按照我们的软件仿真设计思路从coupleFila确定拓扑结构与提取初始耦合矩阵到二维软件AWR进行电路模型仿真,然后到HFSS中建模设计出每个通带滤波器,最后合路仿真,中间也重点讨论到排腔结构和公共腔的引入以减少合路端抽头数量,减小合路器体积,简化加工,降低各通带间相互影响。最后加工测试得到设计出的高性能合路器。

关键词： POI 合路器交叉耦合公共腔

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多频同轴腔体合路器的研究与优化设计

多频同轴腔体合路器的研究与优化设计

作者：孔博中国计量学院

学位级别：硕士

合路器广泛应用于室内分布系统，它是基于滤波器设计原理设计而成的具有多频段覆盖能力的微波无源器件。近年来，移动通信技术的不断发展形成了新旧通信制式网络并存的局面，这就要求通信信道兼具多网络、多系统的特点，以满足通信的需... 详细信息

合路器广泛应用于室内分布系统，它是基于滤波器设计原理设计而成的具有多频段覆盖能力的微波无源器件。近年来，移动通信技术的不断发展形成了新旧通信制式网络并存的局面，这就要求通信信道兼具多网络、多系统的特点，以满足通信的需求。由于现代制造技术的不断进步，传统结构的合路器已经不能满足小型化、高隔离、高抑制、低互调的要求，因此，对传统合路器进行研究并进行优化设计已经成为当下微波器件研究的热点问题之一。本文针对传统合路器综合实现效率低、尺寸较大问题，提出利用公共腔结构实现对合路器的改进，该综合方法相比传统设计方案效率更高，节省谐振腔数量，使器件更加小型化。另一方面，针对互调失真较差问题，本文提出以耦合抽头盘替代抽头线结构，改善了器件的互调失真指标。首先，本文介绍了滤波器设计基本原理，分析了广义切比雪夫滤波器多项式综合与提取耦合矩阵的方法。其次研究了传统非公共腔合路器与公共腔结构合路器的综合设计方法，利用多项式综合方法，将设计指标与电路参数（谐振频率、耦合系数以及外界Q值）联系起来，然后通过仿真与实物对比，得出公共腔结构相对传统直接相连结构提高了设计效率、器件更加小型化。再次，本文研究了谐振腔互调失真的电路模型，通过仿真对比分析，得出耦合抽头盘结构会改善互调失真。最后，本文根据优化设计提出的改进方法，利用公共腔结构与抽头耦合盘结构，结合广义切比雪夫滤波器设计原理，设计了一款工作于GSM/WCDMA/LTE/WLAN频段的低通带通型四频同轴腔体合路器。采用路仿真与场仿真结合的办法，分别得出低通结构与带通结构滤波器的具体尺寸，并进行加工镀银测试。实测结果与设计指标相吻合，最后测试合路器互调失真，测试结果显示各个通道内互调失真均低于-150dBc，满足设计指标，达到优化设计目的。

关键词：合路器公共腔抽头综合设计方法互调失真