TD-LTE射頻前端天線和濾波器及低噪放的設(shè)計.pdf

1、隨著移動通信技術(shù)的快速發(fā)展，由中國提出的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的第四代移動通信系統(tǒng)（寬帶接入和分布網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)）標(biāo)準(zhǔn)(TD-LTE)已經(jīng)成功入圍國際電信聯(lián)盟的4G候選標(biāo)準(zhǔn)。TD-LTE中一個重要技術(shù)就是引入了MIMO技術(shù)，其對整個系統(tǒng)的容量和傳輸速率都有很大的影響。TD-LTE無線接收機作為移動系統(tǒng)的重要組成部分，對整個通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。因此，研究應(yīng)用于TD-LTE接收系統(tǒng)的射頻前端器件具有理論意義和實用價值。TD-LTE的工

2、作頻段大致分為三個頻段:1880～1900MHz、2300～2390MHz和2555～2655MHz。若將2300～2390MHz與2555～2655MHz頻段合并，則TD-LTE還可看成是由2300～2655MHz的高頻段和1880～1900MHz的低頻段構(gòu)成的雙頻帶系統(tǒng)。由于高頻段帶寬較寬，故也可稱為寬頻帶系統(tǒng)。TD-LTE接收機的射頻前端主要包括:天線、濾波器和低噪聲放大器等器件。因此，本文緊緊圍繞TD-LTE的射頻前端器件展開研

3、究，設(shè)計了應(yīng)用于TD-LTE的MIMO雙極化天線、三頻帶濾波器和低噪聲放大器。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴設(shè)計了兩款TD-LTE介質(zhì)諧振器天線。由于介質(zhì)諧振器具有體積小、性能穩(wěn)定、Q值高、饋電方便等優(yōu)點，所以本文采用介質(zhì)諧振器天線結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計的兩款天線分別是：TD-LTE雙頻雙極化介質(zhì)諧振器天線。為了實現(xiàn)雙頻的工作特性，激勵介質(zhì)諧振器的單模模式，通過將其與微帶天線相結(jié)合，實現(xiàn)了高頻部分的寬帶效果;采用“H”形縫隙耦合饋電

4、，且讓其諧振在低頻部分，實現(xiàn)了低頻工作特性;并采用四分之一波長阻抗變換器和開路支節(jié)來調(diào)節(jié)阻抗匹配；TD-LTE高隔離度寬帶雙極化介質(zhì)諧振器天線。通過激勵介質(zhì)諧振器的雙模模式，實現(xiàn)了寬帶的功能;采用探針—口徑耦合混合饋電的方式，實現(xiàn)了高隔離度的效果;通過在探針端加入一塊貼片和口徑耦合端加入了雙節(jié)阻抗變換器的方法實現(xiàn)了阻抗匹配。⑵設(shè)計了一款三頻帶濾波器。利用缺陷結(jié)構(gòu)階躍阻抗諧振器來設(shè)計第一頻帶和第二頻帶的帶通濾波器，利用加載短路支節(jié)階梯阻抗

5、線設(shè)計第三頻帶的帶通濾波器;通過用耦合線饋電的方式將三個帶通濾波器組合起來，從而實現(xiàn)了三頻帶帶通濾波器的效果。加工測試結(jié)果表明，該濾波器的通頻帶為1880～1900MHz、2300～2390和2555～2655MHz，在這三個頻帶內(nèi)，回波損耗分別大于15dB，12dB和10dB，中心頻率處的插入損耗分別為1.37dB、2.5dB和2.8dB，基本滿足設(shè)計要求。⑶選用安華高公司的ATF54143晶體管設(shè)計了一款寬帶低噪聲放大器。在第一級低

6、噪放的輸入端采用兩節(jié)阻抗變換器，通過控制Q值，實現(xiàn)了寬帶、低噪聲效果;在第一級的輸出端設(shè)計了一個低通濾波，用于濾出高次諧波。第二級低噪放的輸入輸出端都作共軛匹配，實現(xiàn)高增益，并在輸出端設(shè)計低通濾波匹配，從而將高次諧波濾出。最后，利用50Ω微帶線將兩級低噪放級聯(lián)起來。加工測試結(jié)果表明，該放大器性能良好，通帶范圍為2300～2655MHz，在通帶內(nèi)，輸入端的回波損耗都在10dB以上，增益大于22dB，且曲線較平坦，噪聲系數(shù)小于1dB，實現(xiàn)了