微波基站双工器设计全过程
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前言本文通过自制一个VHF双工器,详细介绍了双工器的构成原理、制作工艺、调节方法以及应用实例,望读者能对双工器有个初步的感性认识。
————译者双工器原理与调节方法原著:Dave Metz WA0AUQ SEITS俄亥俄州东南技术社团翻译:梁珏长期以来我们从网站上收到大量关于双工器的提问,看来有必要对双工器(duplexer)和腔体滤波器(cavity filter)这个话题作一讨论。
双工器(duplexer)和其同胞兄弟复用器(diplexer)说白了都属于滤波器,不过要注意他们可不是同样的东西哦。
利用双工器我们只需一根天线就可以完成同时收发并滤除杂波的功能,而复用器则可以将两种不同的信号馈电至同一根天线来发射。
从电路上分析双工器其实就是一个谐振腔,它具有很陡的选频曲线,可以将发射机和接收机的信号隔离开来,这样收发机就可以同时共用一根天线进行接收或者发射信号,而且不会导致发射机的大功率信号烧毁接收机。
这里有一点要注意:发射与接收频率之间需要有一定的隔离,通常称之为“频率间隔”。
当工作波长在2米的时候,频率间隔需要达到600KHz;波长为70厘米时,则需要5MHz的间隔。
复用器很容易被错认为是双工器,它最常用的地方在于将一台双波段的移动电台的双天线口连接至一根天线馈线上。
实际上复用器的原理完全不同于双工器,而且制作工艺上也简单得多。
与复用器相比,双工器的通带和阻带要窄得多(为了实现收发隔离的功能),而复用器只是简单地将高通和低通滤波器串联在一起。
双工器的制作工艺有好几种,传统的混合环式、带陷腔体式和带通/带阻式都能在市面上找到,每种设计各有所长。
混合环使用腔体和相位调节缆线结合的方式,因此在业余无线电方面用得很少,如果读者有兴趣,可以参考[ARRL Handbook],里面有非常棒的解释。
一直以来,Wacom的四连8英寸带通/带阻腔体模型是我最喜爱的设计方式,其唯一的缺点就是太贵了!(大概要900美金一个)Wacom使用的是高Q值腔体,加上优化设计,四个腔体就可以做到用带陷方式六腔体的指标。
一种双工器的设计摘要:双工器是现在电子系统中的常用器件。
本文设计了毫米波的波导双工器,它由H面T结与两个不同频段的波导滤波器构成。
波导膜片滤波器的设计采用常规的设计方法完成。
这种结构的特点是频段高、体积小、插损小,加工工艺要求高,信道之间的干扰小,重复性很高。
关键词:波导双工器、H面T结、波导膜片滤波器、1 引言双工器就是用来将一个覆盖较大频率范围的信号分开成两个频率范围的信号或者把两个频率范围的信号合成为一个信号频谱的器件随着科技的发展,各种通信系统的出现,导致了频率覆盖得越来越密集,频率资源越来越稀少。
为了更好更高效地利用频率资源,提高信号选择性,各信道之间的频率间隔需要越来越小,且各信道之间隔离要求要越来越大。
本文中设计的波导双工器是在毫米波段的设计指标满足以上需求。
2 工程设计要求2.1 设计原理依据波导滤波器采用侧边波导横向(H面)插入膜片形式,两膜片间有一定间距,实现相邻腔体之间的耦合。
腔体和腔体中心间距接近1/4个波导波长。
为了获得合适的尺寸频率响应,滤波器的逼近函数为切比雪夫函数。
本文中电感膜片的厚度t=1.5mm,这样的厚度可以大大缩减滤波器的长度方向上的尺寸。
利用现代微波网络综合设计法,滤波器各级K变换器可由滤波器阻抗变换公式得出:其中,Wλ是相对带宽,g n为原型滤波器的组件值,n是滤波器的节数。
Z0是特性阻抗,电感膜片等效电抗用X01,X12,……,X n,n+1表示。
膜片的电抗与K的关系为:各谐振器的实际点长度应是由以上(1)~(5)式确定H面膜片波导滤波器的各参数。
H面T结的特点在于输出端口的相位相同,且纵向尺寸较小。
T结是一个简单的三端口网络,不能同时在全部端口实现匹配,即:S11=S22≠S33。
所以在T结处加载小的矩形脊,等效为电抗性的调谐元件,抵消由于器件不连续带来的不匹配现象。
然后通过调节波导T结两臂各自的长度,找到对应滤波器的等效短路面,实现通道之间很好的隔离。
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在开始双工器的制作之前,需要进行精心的设计与规划。
2015届《微波射频》课程设计《LC双工器的设计》课程设计说明书学生姓名学号5021211107所属学院信息工程学院专业通信工程班级通信工程15-1指导教师教师职称讲师塔里木大学教务目录前言 (1)塔里木大学信息工程学院课程设计1 概述 (1)1.1双(多)工器设计的发展概况及现状 (1)1.2微波电路仿真软件ADS简介 (2)1.3双工器的选用及设计方法 (2)1.3.1 双工器选用: (2)1.3.2 双工器的设计方法大致有两种: (3)1.4双工器的要求 (3)1.5双工器的优点和缺点 (3)1.5.1 双工器的优点 (3)1.5.2 双工器的缺点 (4)2 设计过程和内容 (5)2.1同轴腔滤波器的设计方法 (5)2.2滤波器网络拓扑结构 (5)2.3求解交叉耦合矩阵 (6)2.4在A NSOFF中建立仿真模型 (7)3 电路仿真图及结果图 (9)4 结束语 (11)参考文献 (13)摘要随着通信系统日趋复杂化,系统内多收、发信机同时工作的现象日益普遍。
多工器具有将单路宽频信号分割为多路异频或者反之将多路异频信号合为一路的功能。
双工器则是其简单特例形式。
因此,它们是实现多收、发信机共用一副宽频天线同时工作的重要装置,目前已在诸多系统中广泛应用。
与传统通过架设多个独立天线的实现方案相比,避免了由于场地局限引入“天线互耦效应”对系统性能的恶化。
系统组成变得简洁,维护成本也大为降低。
双工器、多工器的广泛使用是现代通信系统发展的必然趋势。
近年来随着通信技术的飞速发展需要传输的信息量猛增,这种情况对双工器技术指标的要求越来越高,而网络综合理论已日趋成熟,发展速度满足不了通信技术迅速变革的要求。
双工器是微波通信、雷达、卫星通信中实现双工通信所必不可少的器件。
它是天线以下进入系统的一个器件,通过将信号分别传输给发射机和接收机,从而实现整个系统的双工通信。
双工器的性能对整个系统的性能有至关重要的影响。
关键词:LC低通滤波器同轴腔滤波器同轴腔谐振器交叉耦合前言双工器是一种专门为解决收、发共用一副天线的问题而设计的微波部件,由发射通道滤波器和接收通道滤波器及连接部件组成,如图 0 所示。
基于交叉耦合的同轴腔双工器设计随着通信技术应用范围的扩大,各种微波通信系统的发展非常迅速。
在同一系统中,频率拥挤与多信道实时双向通信要求收、发信道必须同时使用同一副天线,这就必须在设备的前端设计双通道的波道合成和分离器件即微波双工器。
双工器主要由收发通带的带通滤波器和分支接头两部分组成。
分支接头可以是无方向性的T型接头,或有方向性的铁氧体环形器。
双工器的设计方法大致有两种:一是先设计好收发信道的带通滤波器然后连接上T型接头再对滤波器进行优化;另一种是设计好两个滤波器后再对T型接头进行调整。
不同设计方法的区别主要在于滤波器的结构和T型接头的结构不同以及它们之间的匹配技术不同。
文中的双工器设计采用第二种设计方法,先设计两个中心频率分别为1.95 GHz和2.14 GHz的同轴腔体滤波器,然后通过T型接头将两个腔体带通滤波器并联构成双工器。
利用微波CAD软件对T型接头进行了优化处理,减小了非相邻腔体带通滤波器之间的影响,提高了非相邻腔体带通器之间的隔离度。
文中给出了同轴腔体双工器的设计实例的仿真结果及实物测量结果。
1 同轴腔滤波器的设计方法对于同轴腔滤波器,在同轴腔谐振器之间通过开孔或加探针,可实现电感或电容耦合。
改变孔的大小或者探针的粗细、长短等来控制耦合电感或电容的大小以实现窄带滤波器,控制同轴腔谐振器之间的交叉耦合的数量和大小来实现传输零点的位置和数目。
在兼顾无载Q值的情况下,可通过改变同轴腔内外导体的大小,来实现需要的功率容量和体积。
在有电容加载的情况下,同轴腔滤波器的体积可以做得很小。
总之,同轴腔广义Chebyshev滤波器具有体积小、带宽窄、矩形系数高、功率容量高等优点,是国内外广泛研究的热点。
由双工器的指标可得到两个带通滤波器的设计指标:中心频率分别为1.95 GHz和2.14 GHz,带宽均为60 MHz,带内的回波损耗为20 dB。
为了使双工器隔离较好,因此采用广义Chebyshev滤波器的设计方法,使中心频率在1.95 GHz的滤波器有两个传输零点为:2.05 GHz和2.14 GHz;中心频率在2.14 GHz的滤波器有两个传输零点为:2.085 GHz和1.95 GHz 。
第1篇一、项目前期准备1. 设计阶段:根据用户需求、场地条件等因素,设计无线基站的整体布局、设备选型、电源系统、防雷接地系统等。
2. 报批阶段:将设计图纸和相关资料提交给相关部门进行审批。
3. 采购阶段:根据设计要求,采购基站设备、材料、施工工具等。
4. 施工许可证:办理施工许可证,确保施工合法合规。
二、现场施工1. 施工准备:对施工现场进行平整、清理,搭建施工便道,设置安全警示标志。
2. 基础施工:根据设计要求,进行基座机坑开挖、基座预制及安装、铁塔采购安装等。
3. 设备安装:按照设备厂家提供的安装手册,进行基站设备的安装,包括天线、馈线、BBU、RRU等。
4. 电源系统施工:根据设计要求,进行电源设备的安装、调试,确保基站稳定供电。
5. 防雷接地系统施工:按照规范要求,进行防雷接地系统的安装,确保基站安全可靠。
6. 通信线路施工:铺设通信线路,确保基站设备之间的信号传输。
7. 环保施工:在施工过程中,注意保护环境,减少对周边环境的影响。
8. 安全施工:严格执行安全操作规程,确保施工人员生命财产安全。
三、测试与调试1. 设备调试:对基站设备进行调试,确保设备正常运行。
2. 网络测试:对基站信号覆盖范围、信号质量、干扰情况进行测试。
3. 调整优化:根据测试结果,对基站设备进行调整优化,提高基站性能。
四、验收与交付1. 自检:施工单位对基站工程进行自检,确保工程质量。
2. 验收:建设单位对基站工程进行验收,检查工程是否符合设计要求。
3. 交付:验收合格后,施工单位将基站工程交付给建设单位。
4. 工程总结:对基站工程施工过程进行总结,为今后类似工程提供参考。
总之,无线基站工程施工流程涉及多个环节,需要施工单位、建设单位、设备厂家等多方协同配合,确保基站工程顺利进行。
在实际施工过程中,要严格按照规范要求,确保工程质量,提高基站性能,为用户提供优质通信服务。
第2篇一、前期准备1. 项目立项:根据通信需求,进行项目立项,确定基站建设地点、规模和设备选型。
2015届《微波射频》课程设计《LC双工器的设计》课程设计说明书学生姓名学号5021211107所属学院信息工程学院专业通信工程班级通信工程15-1指导教师教师职称讲师塔里木大学教务目录前言 (1)塔里木大学信息工程学院课程设计1 概述 (1)1.1双(多)工器设计的发展概况及现状 (1)1.2微波电路仿真软件ADS简介 (2)1.3双工器的选用及设计方法 (2)1.3.1 双工器选用: (2)1.3.2 双工器的设计方法大致有两种: (3)1.4双工器的要求 (3)1.5双工器的优点和缺点 (3)1.5.1 双工器的优点 (3)1.5.2 双工器的缺点 (4)2 设计过程和内容 (5)2.1同轴腔滤波器的设计方法 (5)2.2滤波器网络拓扑结构 (5)2.3求解交叉耦合矩阵 (6)2.4在A NSOFF中建立仿真模型 (7)3 电路仿真图及结果图 (9)4 结束语 (11)参考文献 (13)摘要随着通信系统日趋复杂化,系统内多收、发信机同时工作的现象日益普遍。
多工器具有将单路宽频信号分割为多路异频或者反之将多路异频信号合为一路的功能。
双工器则是其简单特例形式。
因此,它们是实现多收、发信机共用一副宽频天线同时工作的重要装置,目前已在诸多系统中广泛应用。
与传统通过架设多个独立天线的实现方案相比,避免了由于场地局限引入“天线互耦效应”对系统性能的恶化。
系统组成变得简洁,维护成本也大为降低。
双工器、多工器的广泛使用是现代通信系统发展的必然趋势。
近年来随着通信技术的飞速发展需要传输的信息量猛增,这种情况对双工器技术指标的要求越来越高,而网络综合理论已日趋成熟,发展速度满足不了通信技术迅速变革的要求。
双工器是微波通信、雷达、卫星通信中实现双工通信所必不可少的器件。
它是天线以下进入系统的一个器件,通过将信号分别传输给发射机和接收机,从而实现整个系统的双工通信。
双工器的性能对整个系统的性能有至关重要的影响。
关键词:LC低通滤波器同轴腔滤波器同轴腔谐振器交叉耦合前言双工器是一种专门为解决收、发共用一副天线的问题而设计的微波部件,由发射通道滤波器和接收通道滤波器及连接部件组成,如图 0 所示。
微波施工方案1. 引言微波施工方案是指在通信基站建设中,用于传输无线信号的微波系统的具体施工方案。
本文将介绍微波施工方案的基本步骤和注意事项,以帮助施工人员正确进行微波系统的搭建。
2. 施工前准备在进行微波施工之前,需要进行一些准备工作,以确保施工的顺利进行:2.1 材料准备根据项目需求和设计方案,准备好所需的微波设备、天线、馈线等材料,并进行检查,确保品质符合要求,并按照施工图纸进行编号和封装。
2.2 人员组织合理组织施工人员,确保每个施工岗位都有经验丰富的人员负责,并对施工流程进行培训,确保每个人都清楚自己的任务和责任。
2.3 工具准备准备好所需的施工工具,包括电钻、螺丝刀、尺子、绳索等,以便在施工过程中使用。
2.4 施工环境检查在施工前,对施工环境进行检查,确保没有安全隐患和技术障碍,如有需要,可以提前进行必要的清理和改造。
3. 施工步骤3.1 基站选址根据项目需求和设计方案,选择合适的基站位置,并进行相关的勘测工作,以确定最佳的微波设备安装位置。
3.2 铺设馈线根据设计图纸,按照规定的路径和高度要求,将馈线从基站位置铺设至天线位置。
在铺设过程中,要注意馈线的保护,避免被损坏。
3.3 安装天线根据设计方案,将天线安装在预定的位置上,并严格按照设计要求调整方向和倾角,确保天线与基站之间的无线信号传输的质量和稳定性。
3.4 安装支架根据设计方案,通过固定支架的方式将微波设备和天线固定在合适的位置上,保证其稳固可靠,并使用扎带和导线卡固定好馈线。
3.5 调试测试完成安装工作后,进行设备的调试测试,包括设备的连接、功率输出、信号质量等检查,确保设备正常工作,并能够满足通信要求。
3.6 防雷接地根据设计方案,对微波设备和天线进行防雷接地处理,确保设备和人员的安全。
接地工作要按照规范进行,要注意选择地质良好的接地点。
4. 施工注意事项4.1 安全措施在施工过程中,要严格遵守安全操作规范,佩戴好个人防护装备,避免因操作不当导致意外事故发生。
2.4G射频双向功放电路的设计与制作在两个或多个网络互连时,无线局域网的低功率与高频率限制了其覆盖范围,为了扩大覆盖范围,可以引入蜂窝或者微蜂窝的网络结构或者通过增大发射功率扩大覆盖半径等措施来实现。
前者实现成本较高,而后者则相对较便宜,且容易实现。
现有的产品基本上通信距离都比较小,而且实现双向收发的比较少。
本文主要研究的是距离扩展射频前端的方案与硬件的实现,通过增大发射信号功率、放大接收信号提高灵敏度以及选择增益较大的天线来实现,同时实现了双向收发,最终成果可以直接应用于与IEEE802.11b/g兼容的无线通信系统中。
双向功率放大器的设计双向功率放大器设计指标:工作频率:2400MHz~2483MHz最大输出功率:+30dBm(1W)发射增益:≥27dB接收增益:≥14dB接收端噪声系数:< 3.5dB频率响应:<±1dB输入端最小输入功率门限:<?15dB m具有收发指示功能具有电源极性反接保护功能根据时分双工TDD的工作原理,收发是分开进行的,因此可以得出采用图1的功放整体框图。
功率检波器信号输入端接在RF信号输入通道上的定向耦合器上。
当无线收发器处在发射状态时,功率检波器检测到无线收发器发出的信号,产生开关切换信号控制RF开关打向发射PA通路,LNA电路被断开,双向功率放大器处在发射状态。
当无线收发器处在接收状态时,功率检波器由于定向耦合器的单方向性而基本没有输入信号,这时通过开关切换信号将RF开关切换到LNA通路,PA通路断开,此时双向功率放大器处在接收状态。
下面介绍重点部位的设计:发射功率放大(PA)电路发射功率放大电路的作用是将无线收发器输入功率放大以达到期望输出功率。
此处选择单片微波集成电路(MMIC)作为功率放大器件,并采用两级级联的方式来同时达到最大输出功率与增益的要求。
前级功率放大芯片选择RFMD公司的RF5189,该芯片主要应用在IEEE802.11b WLAN、2.4GHz ISM频段商用及消费类电子、无线局域网系统、扩频与MMDS系统等等。