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介绍了一种新颖的小型化射频收发前端设计方法，采用这种方法在LTCC基片上实现了一款L波段双频段射频收发前端，其 电路尺寸仅为6.5 mm × 5mm × 0.5mm。样品测试结果表明，该射频收发前端的各项性能指标均达到了设计预期要求，并且具有接收损耗低、收发隔离度高等优点。文章分工作原理介绍、详细 电路设计、三维结构实现、参数仿真优化几个方面对整个设计过程进行了较为详细的讲解，最后结合测试曲线对样品的测试结果作了简单分析。
随着现代无线通讯技术的发展，射频微波器件和功能模块的小型化需求日益迫切。本文介绍的L波段收发射频前端采用LTCC工艺，利用无源电路的三维叠层结构，大大缩小了电路尺寸。在电路设计上，使用单节λ/4短截线收发开关电路，既保证了高收发隔离和低损耗接收的电路性能，又比传统的并联式开关电路节省了一节λ/4短截线占据的空间，缩小了电路尺寸。 
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2 电路设计
2.1 开关电路设计 射频微波电路中经常使用PIN二极管作开关器件。其结构像三明治一样，在高掺杂的P+和N+层之间夹有一本征的I层或低掺杂半导体中间附加层。设I层厚度为W，在正向偏压下，对于轻掺杂N型本征层，流过PIN二极管的电流为： λ/4短截线常用于窄带内两个网络之间的阻抗匹配。设Z1、Z2为两个不等的阻抗，Z0为传输线的特征阻抗，调整Z0使之满足： Z20=Z1×Z2 (4) 则两个阻抗之间实现了匹配。图1中，Z0已知(50欧)，Z1为PIN 管正偏时的自谐振阻抗Rs或反偏时的开路隔离阻抗。当PIN管正偏置时，Z1很小接近于短路，经过λ/4短截线后在公共端口等效为开路，接收端被隔离，发射支路工作。当二极管反偏置时Z1接近开路状态(CT)，发射端被隔离，保证低损耗接收。 2.2 双工器设计 由图1可见，天线接收发射的信号都要经过一个双工器，该双工器的主要功能是隔离GSM900频段与DCS1800频段信号。本文介绍的是一个GSM 手机前端，GSM 频段上下行频率范围为890-915MHz(TX)和935-960MHz(RX)，DCS频段上下行频率范围为1710-1785 MHz(Tx)和1805-l880MHz(Rx)。图2为双工器的电路结构。 如图2，在天线和GSM端口之间是一个低通滤波器，其截止频率在1000MHz左右，C1和L1组成并联谐振产生传输零点，我们设计其谐振点在1800MHz左右，用来抑制DCS频段信号，同时又可增加对GSM 频段二次谐波的抑制。 同时，在DCS端口天线之间是一个高通滤波器，C5和L2、L3和C6同时产生串联谐振，谐振频率在900MHz左右，用来抑制GSM频段信号。 按照同样方法可完成发射端口低通滤波器设计。最后利用ansof公司的电路仿真软件designer对收发前端模块进行整体电路仿真，优化参数，得到准确的电路模型。 |
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3 三维结构实现
电路仿真优化设计完成之后，对合适的无源元件在电磁仿真软件Q3D中建模，优化其C、 L值，然后导入HFSS中整体仿真优化S参数。对于一些取值较大的元件如扼流线圈和限流电阻，由于模块基板尺寸和材料介电常数的限制，采用LTCC难以实 现，将其和非线性元件PIN二极管、声表面波滤波器(SAW)一起表贴在基板上。对于λ/4短截线，由于每层的平面空间有限，采用多层螺旋线来实现，既可以节约空间又可以利用其产生电容来等效缩短λ/4传输线的长度。 |
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4 实验结果
将最终加工得到的模块实物焊接在测试夹具上进行测试，两个频段的接收插损均小于1.9dB(通带内波动小于0.5dB)，两个频段收发隔离均大于25dBc。 5 结语 本文介绍了一款小型化L波段射频收发前端模块的设计过程，从电路设计、三维建模、仿真优化、测试结果分析几个方面进行了较为详细的讲解。其中使用的单节λ/4短截线收发开关电路既有效地降低了接收损耗、改善了收发隔离，又缩小了电路尺寸，值得借鉴。 |
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加入小组17626.6标准中关于CDN的疑问？以及实际钳注入测试中是否需要对AE和EUT同时接CDN？
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