TD-LTE射頻前端天線和濾波器及低噪放的設計.pdf

1、隨著移動通信技術的快速發(fā)展，由中國提出的具有自主知識產(chǎn)權的第四代移動通信系統(tǒng)（寬帶接入和分布網(wǎng)絡系統(tǒng)）標準(TD-LTE)已經(jīng)成功入圍國際電信聯(lián)盟的4G候選標準。TD-LTE中一個重要技術就是引入了MIMO技術，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)的通信質量起到至關重要的作用。因此，研究應用于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，設計了應用于TD-LTE的MIMO雙極化天線、三頻帶濾波器和低噪聲放大器。
　　本研究主要內容包括：⑴設計了兩款TD-LTE介質諧振器天線。由于介質諧振器具有體積小、性能穩(wěn)定、Q值高、饋電方便等優(yōu)點，所以本文采用介質諧振器天線結構形式進行設計，設計的兩款天線分別是：TD-LTE雙頻雙極化介質諧振器天線。為了實現(xiàn)雙頻的工作特性，激勵介質諧振器的單模模式，通過將其與微帶天線相結合，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)來調節(jié)阻抗匹配；TD-LTE高隔離度寬帶雙極化介質諧振器天線。通過激勵介質諧振器的雙模模式，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設計了一款三頻帶濾波器。利用缺陷結構階躍阻抗諧振器來設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，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，基本滿足設計要求。⑶選用安華高公司的ATF54143晶體管設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。加工測試結果表明，該放大器性能良好，通帶范圍為2300～2655MHz，在通帶內，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