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微波基站双工器设计全过程


仿真的响应曲线
仿真的插损曲线
耦合器、Bias Tee方案设计
根据要求,确定耦合器采用副杆耦合的方式实现,确定Bias Tee的电路原理图。
3
详细设计
结构排腔 根据以上的方案设计和客户给定的结构尺寸,考虑接头的位置,进行排 腔布局。根据排腔结构安排交叉耦合的位置。
TX通道功率容量预测
击穿电压方程
τp: pulse length, p: pressure Leff= effective diffusion length (~ 2 x gap)
(TX/RXA-ANT port →RXA port)
耦合器要求
Frequency band
1
Reverse power coupling
2
Reverse power coupler return loss
3
Reverse power coupler directivity
869-880MHz 869-880MHz 869-880MHz
spec ≥18dB ≥18dB
≤1.0dB
≤1.2dB
≤0.6dB
≥50 dB ≥30 dB ≥0 dB ≥10 dB ≥68 dB ≥50 dB ≥50 dB ≥10 dB
Notes TX/RXA-ANT port RXA , Normal temperature (TX/RXA-ANT port →RXA port) In full temperature range (TX/RXA-ANT port →RXA port) (TX/RXA-ANT port →RXA port)
3个零点可以加在3个位置,零点放在不同的位置,其能承受的功率 容量是不同的,原则上是靠近通带的零点尽量往ANT口靠,这样功 率容量会高些。
TX有3个零点为846MHz, 884.5MHz,887MHz ,其中884.5MHz最 靠近通带,887MHz 次之, 846MHz离通带远些。下面比较在最大 场强一致的情况下,零点加在不同位置,所计算出的功率容量。
电路模型 等效电路模型结合击穿电压方程,可计算出各谐振器回路的储能
TX功率要求
峰值功率:58.5dBm (700W) 温度:80度 气压:0.64 占空比:1%
根据结构安排可确定交叉耦合的位置。TX通道有3个传输零点,需加3个 交叉耦合,如结构所示,从ANT口看,3个交叉耦合可以加在1,3腔, 4,6腔和6,8腔之间。
Frequency band 869~880MHz
2
Max insertion loss
869~878MHz 878~880MHz
3
In-band ripple
869~880MHz
9KHz < f ≤824 MHz
824MHz< f ≤835 MHz
835MHz< f ≤849 MHz
849MHz< f ≤860 MHz
spec
Notes
35±0.5dB ≥18dB ≥28dB
TX/RXA-ANT port →
MON_TXREV port
(no including IL*)
MON_ TXREV port
(TX port → MON_ TXREV port)-
(TX/RXA-ANT port → MON_ TXREV port)
865MHz< f <885 MHz
885MHz≤f <890 MHz
5
Rejections
890MHz≤f <909 MHz
909MHz≤f <915 MHz
1710MHz≤f<2700 MHz
2500MHz≤f<3.5 GHz
3.5GHz≤f<4 GHz
other band
4GHz~12.75GHz
3
Bias Tee Dc insertion loss DC
4
current
DC
≥11V
ALDA port→ ANT-TX/RXA port (when DC voltage is 12V, the current
is 2.3A, the output voltage≥11V)
47.75±0.75m A
→ TX/RXA-ANT port) In full temperature range (TX port
→TX/RXA-ANT port) TX port → TX/RXA- ANT port
TX port → TX/RXA-ANT port
TX port → RXA port TX port → RXB port
各腔储能图
根据上图可知各腔的储能值,
各腔在通带内的最大储能值(880MHz)为: 6.61,12.05,17.60,19.30,30.47,22.18,23.15,9.07
储能值之和等于140.43 最大功率容量674W
5
情况一:各腔在通带内的最大储能值(880MHz)为: 6.61,17.84,19.44,21.90,17.91,21.61,25.92,9.11
2
仿真的响应曲线
仿真的插损曲线
RX通道方案设计
根据RX通道的抑制和插损要求,确定滤波器所需的阶数,需的Q 值,要考虑环境试验要求,设计要留有一定的余量。根据具体指标要 求,经过计算,确定滤波器的设计参数: 阶数:5阶 设计带宽为821~838MHz 传输零点个数:1个 零点位置:869MHz 所需Q值:1800 温漂:0.5MHz
ALDA/ALDB port -> ANT-
TX/RXA/ANT-RXB port (when DC voltage is 16V, the
impedance of ANT-
TX/RXA/ANT-RXB port is 330Ω)
TX通道方案设计
根据TX通道的抑制和插损要求,确定滤波器所需的阶数,需的Q值, 考虑环境试验要求,设计要留有一定的余量。根据具体指标要求,经过 电路模型计算,确定滤波器的设计参数: 阶数:8阶 设计带宽为867.5~882.3MHz 传输零点个数:3 零点位置:846MHz, 884.5MHz,887MHz 所需Q值:2900 温漂:0.5MHz
Bias Tee要求
Frequency band
spec
Notes
1
RET signal insertion loss
2.176M
≤0.8dB
ALDA port → ANT-TX/RXA port
2
RET signal VSWR
2.176M
≤2
ANT-TX/RXA/ port and ALDA port
各腔储能图
根据上图可知各腔的储能值,
各腔在通带内的最大储能值(880MHz)为: 6.61,17.84,19.44,21.90,17.91,21.61,25.92,9.11 储能值之和等于140.34
最大功率容量746W
情况二 884.5MHz(M13) , 887MHz(M46), 846MHz(M68),最大场强5.7×1e8V/M
RX通道指标要求
1
Return loss
Frequency band 824-835MHz
2
Max insertion loss
3
In-band ripple
4
Rejections
824-835MHz
824-835MHz
9KHz<f≤495 MHz 780MHz<f≤800 MHz 820MHz<f<840 MHz 843MHz<f<850 MHz 869MHz≤f<894 MHz 921MHz≤f<960 MHz 1805MHz≤f<2200 MHz other band: 9KHz~2.5GHz
结构实现
设计流程
方案设计
根据客户规格书的要求进行方案设计,确定相应的部件,确定滤波 器的阶数,传输零点的个数和位置,所需要的最小Q值,温漂范围,是 否要加低通滤波器。下面以800M基站CRFUA为例,介绍整个设计过 程。
客户规格要求
800M基站CRFUA原理图
1
TX通道指标要求
1
Return loss
(TX/RXA-ANT port →RXA port)
分集接收滤波器RXB指标要求
Frequency band
1
Return loss
824-835MHz
2
Max insertion loss
3
In-band ripple
4
Rejections
824-835MHz
824-835MHz
9KHz<f≤495 MHz 780MHz<f≤800 MHz 820MHz<f<840 MHz 843MHz<f<850 MHz 869MHz≤f<894 MHz 921MHz≤f<960 MHz 1805MHz≤f<2200 MHz other band: 9KHz~2.5GHz
≥100 dB
Notes TX/RX-ANT port
TX port. At normal temperature (TX port
→ TX/RXA-ANT port) In full temperature range (TX port
→TX/RXA-ANT port) At normal temperature (TX port
824MHz-835MHz
6
isolation
spec ≥18dB ≥18dB
≤1.2dB
≤1.3dB
≤1.3dB
≤1.5dB
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