將天線與濾波器進行聯(lián)合設(shè)計的詳細(xì)資料說明

　　聯(lián)合設(shè)計了一種寬帶天線-濾波器模塊， 理論分析了將天線與濾波器進行聯(lián)合設(shè)計能夠提高整體性能的原因， 且提出了若干設(shè)計基本原則， 聯(lián)合設(shè)計的寬帶天線-濾波器模塊的回波損耗在3. 1～5. 1 GHz 的工作頻帶內(nèi)比獨立設(shè)計后直接級聯(lián)的模塊減少了10 dB 以上， 該模塊已應(yīng)用于超寬帶通信實驗系統(tǒng)中。

　　各種新的無線應(yīng)用對天線和射頻前端的設(shè)計在尺寸和性能方面提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)的設(shè)計方式是先按標(biāo)準(zhǔn)阻抗對各電路單元進行獨立的設(shè)計和優(yōu)化， 再將各單元級聯(lián)。這種方式一方面使射頻電路結(jié)構(gòu)尺寸較大， 另一方面由于單元間的相互影響使得級聯(lián)后總體性能惡化。一種可能的改進方式是將各電路單元聯(lián)合設(shè)計和優(yōu)化， 減少阻抗變換環(huán)節(jié)， 各電路單元在電氣上相互補充和借用， 從而使性能得到改善， 并減小電路尺寸。天線-濾波器是一種典型的射頻結(jié)構(gòu)， 從天線-濾波器模塊的整體性能出發(fā)， 將天線與濾波器進行聯(lián)合設(shè)計， 能有效地減小整體伸展面積， 并提高模塊整體性能。Ning Yang 等設(shè)計并仿真完成了一個基于CPS 結(jié)構(gòu)的工作在3～5GHz 的寬帶天線-濾波器模塊， 以60 8 取代傳統(tǒng)的50 8 端口阻抗來設(shè)計天線及濾波器， 從而使濾波器加工難度減小; 天線和濾波器均采用差分結(jié)構(gòu)， 從而節(jié)省了平衡不平衡轉(zhuǎn)換電路; 把濾波器的低頻抑制功能轉(zhuǎn)移至天線上， 以上交互考慮的設(shè)計細(xì)節(jié)減小了整體伸展面積并降低了模塊實現(xiàn)難度［ 1］ 。M.T roubat 等在設(shè)計過程中以- 5 dB 取代傳統(tǒng)的- 10dB 的回波損耗指標(biāo)來設(shè)計天線與濾波器， 從而使濾波器所需的階數(shù)從5 階降為3 階， 不僅減小了整體尺寸， 且優(yōu)化了天線-濾波器模塊的性能［ 2］ 。IsmaelPele 等也直接將寬帶天線與濾波器相連， 不僅節(jié)省了匹配電路， 且通過整體優(yōu)化參數(shù)提高了天線性能［ 3］ 。從已發(fā)表的成果來看， 目前的研究工作對于天線與濾波器聯(lián)合設(shè)計的具體方法涉及很少。文中理論分析了將天線與濾波器進行聯(lián)合設(shè)計能夠提高整體性能的原因， 并提出了在實際設(shè)計中應(yīng)當(dāng)遵循的若干原則， 給出了一種聯(lián)合設(shè)計的寬帶天線-濾波器模塊實例。