朱 亮 1 ，徐丹丹 2 ，武敬飞 3（1.中电科仪器仪表(安徽)有限公司，安徽蚌埠 2330102.电子信息测验技能安徽省要点试验室，安徽蚌埠 2330103.我国电子科技集团公司第四十一研究所，安徽蚌埠 233010）
摘 要：介绍了宽带无线通讯技能产业化要求，经过仿真带通滤波器、低通滤波器，并结合扩大器、射频开关规划了一种开关滤波器，满意全制式宽带通讯信号的滤波要求，并经过印制板加工及测验，试验成果满意规划目标。
关键词：无线通讯；滤波器；射频开关；宽带扩大器；
0 导言
跟着新一代宽带无线通讯技能产业化的不断深入和开展，LTE-A Pro、LTE-A、LTE、WCDMA、TD-SCDMA和GSM等多制式宽带通讯信号共存的情况下怎么针对不同制式进行分段滤波 [1] 。传统宽带滤波器只能针对固定频段进行滤波，本文提出一种开关滤波器完成全制式宽带信号带外按捺，进步通讯信号频谱纯度，满意新一代无线通讯要求。
1 开关滤波器根本作业原理
针对全制式宽带通讯信号不同频段要求，在确保输入输出功率插损较小的情况下，进行滤波器分段规划，该开关滤波器包含开关带通滤波器模块和开关低通滤波器模块。宽带通道信号频率范围在400 MHz~6000 MHz，开关带通滤波器针对400 MHz~6000 MHz信号进行频段区分，考虑规划本钱问题及功能目标，滤波器没有选用集成封装滤波器器材，而是选用ADS进行仿真规划滤波器 [2] 。在仿真的时分考虑到规划的差错，对通带要求留有必定的余量。带通滤波器模块将频段区分为三段，400 MHz~2.8 GHz，2.75 GHz~4.55 GHz和4.45 GHz~6.1 GHz。其间400 MHz~2.8 GHz频段选用2.8 GHz低通滤波器，其他两段选用带通滤波器规划，开关带通滤波器模块原理框图如图1所示。
图1中每一路信号都需经过四个射频开关，再加上每一路滤波器带内差损，信号功率由输入到输出至少存在10 dB损耗，为了确保带通滤波器输出信号功率要求，有必要对带通滤波器输出信号功率进行扩大。
开关低通滤波器首要针对开关带通滤波器模块在400 MHz~2.8G Hz频段内不能有用滤除二次谐波进行改进，一起对高频宽带信号中产生的杂散进行滤波。低通滤波器模块将频段区分为三段，400 MHz~1.2 GHz，1.2 GHz~2.8 GHz和2.8 GHz~6.1 GHz，各滤波器均选用低通滤波器规划，开关低通滤波器原理框图如图2所示。
图2中射频开关经过级联完成，关于信号在2.8 GHz~6.1 GHz时，宽带通讯信号经过低通滤波器模块会产生高达10 dB的损耗，为了补偿通路中丢失的功率，相同选用宽带扩大器进行功率补偿。
2 方案规划与完成
2.1 开关滤波器通路开关及扩大规划
开关滤波器为了完成多频段滤波，选用Hittite公司的SPDT开关HMC270MS8G完成级联，HMC270MS8G器材目标如表1所示。
由表可知，HMC270MS8G开关插入损耗在高频时只要1.7 dB，且隔离度可以到达45 dB，确保了开关在级联时信号损耗较小，隔离度足够大。一起开关输入功率1 dB紧缩点可以到达20 dBm，可以确保本振在输出较大信号时也不会呈现功率紧缩。
为了防止在开关滤波器射频通路中衰减器、开关以及滤波器对输入信号存在较大的损耗，确保宽带通讯信号在终究输出端功率满意3 GPP要求，需要在射频发通路中进行功率扩大然后补偿信号差损。
为了完成400 MHz~6000 MHz宽带信号的功率输出，经过比较，开关带通滤波器模块和开关低通滤波器模块均选用Firsar公司的宽带扩大器FGB-1509A宽带扩大器进行扩大，该器材目标如表2所示。
该器材作业频率可以到达9.0 GHz，增益到达+15 dB，且频响较好，经过该扩大器可以确保带通滤波器输出功率大于0 dBm，扩大器规划电路及增益曲线如图3所示。
2.2 射频通路带通滤波器规划
本方案未选用封装好的集成滤波器，而是选用ADS仿真规划，在降低本钱的一起进步整个模块功能目标。关于低频低通滤波器经过LC滤波器完成，规划简略，器材散布参数对目标影响较小。关于高频低频滤波器，本文选用ADS仿真规划出扇形微带滤波器 [3] 进行滤波。
带通滤波器作为开关滤波器规划难点之一，选用带状线结构规划交指型滤波器，增大滤波器带外按捺；选用微带滤波仿真与参数优化技能，进步滤波器功能；众所周知，传统LC带通滤波器规划简略，迫临函数类型多，广泛应用于低频模仿电路。但因为LC器材标称值差错存在，滤波器目标不安稳，一致性较差。尤其在高频时，LC因为散布参数的存在，感抗容抗产生变化，形成信号传输插入损耗变大，带外按捺变差，以及中心频率产生偏移等问题。在本文中，带通滤波器经过选用带状线交指型结构 [4] 规划，并与PCB规划为一个全体，功能目标安稳。带状线结构因为其结构封闭性，没有辐射，损耗小，带通滤波器在插入损耗和带外按捺上显着优于微带结构。一起因为终端短路式交指型滤波器具有体积小，结构紧凑，带广大，易于加工和一致性好等长处。此外为了防止外部装置滤波器引起的阻抗不匹配、接地不充分形成的带外自激和差损增大等问题，本方案将带通滤波器和射频电路作为一个完好的PCB规划，带通滤波器结构如图4所示。
两款带通滤波器的仿真曲线如图5所示。
两款带通滤波器的测验曲线如图6所示。
由测验成果可以看出带通滤波器在减去线损的情况下通带插入损耗小于4 dB，带外按捺大于35 dB，带内纹波优于1.5 dB，因为实践加工差错和测验差错，测验成果尽管略差于仿真成果，但测验成果仍满意规划要求。
开关滤波器射频走线在印制板顶层，但带通滤波器运用带状线结构，为了防止微带线和带状线经过过孔衔接时因为阻抗不匹配射频信号会形成较大反射，影响信号的传输。解决办法经过在带通滤波器两头别离参加两个衰减量为1 dB的Π型衰减器来完成阻抗匹配，经实践测验未发现信号反射问题。
2.3 开关滤波器完成
开关带通滤波器模块和开关低通滤波器模块作为一个完好部件放入屏蔽盒中，组合装置后的开关滤波器什物如图7所示。该屏蔽盒经过火仓和在盖板上添加导电橡胶板的形式有用按捺射频通道彼此搅扰以及功率走漏问题 [5] 。
3 定论
开关滤波器在新一代宽带无线通讯中具有无足轻重的位置，其功能决议了全制式宽带通讯体系信号质量的好坏。本文根据带通滤波器、低通滤波器，并结合扩大器、射频开关规划的全制式宽带通讯信号开关滤波器，可以广泛应用于无线通讯体系范畴。
参考文献：
[1]靳应祥,一种组合型开关滤波器组的规划与完成[D].电子科技大学,2014.
[2]栾秀珍,房少军,金红,邰佑诚.微波技能[M].北京邮电大学出版社,2009.
[3]邓世雄,陈星,李德治.扇形短截线结构的椭圆微带低通滤波器规划[J]. 电子测验技能,2012.
[4]刘海强,周立学,李良.交指型微带带通滤波器的规划[J]. 电子科技,2014 (7):71-73.
[5]陈丽飞,射频电路PCB的规划技巧[J].电子规划工程,2013(7):181-184.
（注：本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第06期第35页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。）
