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1 引言
+ f+ _5 N* i0 L1 ] 4 j2 W, _# D n: X8 _2 T4 \
卫星通信目前我国已研制出可移动的卫星通讯终端和接收型的“动中通”终端系统，可广泛用于汽车，火车，轮船等运动体，可实时跟踪同步通讯卫星，但收发双工型“动中通”终端系统尚属国内空白。
4 e% f+ M3 W8 Q4 W2 _* b' W( {5 v
* E5 Q6 _ S4 c$ V2 系统介绍- b* v' U& x3 c% \ N. W4 T/ Q: k
. z: m$ s( S$ E3 A9 S* E- z该“动中通”系统采用LNB变频以后下传的、为了减轻转台的载荷，发射功放下置的方式，系统技术指标及要求:
6 U3 E W7 `% Z" y6 r }5 G% F# s(1)下行信号If L Band
z4 B W0 E% T' y* U, I) x7 c) @If ±0.25GHz, i2 x) l! l" {' v' k0 ?
P≤-10dBm
% i- n2 N7 v; h+ t(2)上行信号Ku Band
) O+ y$ r) p( }: eRf:Ku ±0.25GHz9 ?9 j' {2 e, ]% ~8 U5 }8 b& i6 g
P≥48dBm C: B) i; h( P
(3)通道插损6 q1 ~. ~% g) O- C4 e3 _' n
ILRf≤0.5dB/ s7 Z; c+ `4 @1 E1 R) B- }% c9 @
ILIf≤1.0dB" U8 X! \% W* b6 H( g
(4)通道隔离
% w+ p) ]# t9 K! d+ J/ {ISO≥65dB; S# t# S0 o) [: q$ x2 M
( ^+ M- h3 U/ t# M1 ^$ Z- Y3 模型的特性分析
2 ^$ k2 r" s3 `2 d + @& I/ }$ ]6 i* H
首先我们根据频率、指标特性确定选择方案模型，由于IF与RF频率相差甚远，可以将其分解设计，所以方案采用RF通道高通滤波，IF通道低通滤波的分解设计方式，2个通道之间采用LC低通滤波电路相连接的方式，使用ADS软件建立电路模型，电路模型如图-1，并对其系统的可行性进行了仿真，仿真结果满足技术指标要求，可以采用该模型方案设计，电路模型仿真结果如图-2.
" _# }8 f; t) `' s ![]()
1 g7 P$ H6 S3 j9 m7 b. S1 |* V6 I! S# I1 T
图2 电路模型仿真结果
+ d! K! \, L, L& a7 W- t% d : N' [ v: z. l
基板的选择,根据频率,功率容量及现有材料,选择Er=2.65,H=1.0的低损耗聚四氟乙烯材料。, t* g) f9 ^4 K1 U1 O m: ?" K; @
+ c% A' A& k) a; J. v+ K# m8 I1 A3.1 高通滤波器的特性分析、设计及仿真
: d/ f# B8 l9 ?
& Q* ], E" {9 p/ z) V1 }0 Y7 vRF通道的特点是低插损，高功率。如果在此频率设计微带的高通滤波器很难满足低插损的要求，经过分析，RF通道高通滤波器采用交指电容的方式设计，由于电容很小,高频率可以小插损的传输,但是相对于IF通道低频阻抗很大,相当于开路,可以起到隔离的作用.设计时将高通滤波交指电容的匹配频率设计到Ku波段，这样既保证RF通道Ku波段的低插损，又能保证IF通道L波段与RF通道Ku波段具有隔离性。设计高通电容电路参数如图-3，电路仿真结果如图-4所示。( j* f* g/ w$ G5 N
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8 J& I9 m( Q5 o/ e4 k- E 图4 高通电容电路仿真结果0 K( B+ E, o8 |$ q& y4 q8 m! b; D+ b
+ r3 a2 K4 y7 ]7 d- i$ j" u3.2 低通滤波器的特性分析、设计及仿真
: A, _- e# q+ N$ [9 _ + m/ o; w$ w) B% X2 _( X
① IF通道低通滤波器采用微带高低阻抗线的电路形式设计。
1 o4 c+ o+ v( J5 H7 \0 }4 {2 L( Y: VIF通道低通滤波器的频率设计不能像普通低通滤波器那样，如果设计L波段低通滤波器，那十几个倍频的Ku波段会形成寄生通带，根本没法隔离，设计时需要将低通滤波器的通带频率设计到X波段附近，这样IF通道Ku波段隔离就能达到效果。设计低通滤波电路参数如图-5，电路仿真结果如图-6所示。; W) H) Y! J. ^/ @; ]1 F) T5 P
![]()
. {* h3 W8 h# z# A) {- E5 X+ z, h 图6 低通滤波电路仿真结果
+ b; G. Q. O8 l8 q) M; a
4 z- A+ [+ E3 T0 |+ R A& G. A' H② IF通道微带线高低阻抗线低通滤波器在有限的尺寸不能满足隔离要求，所以考虑后面再加一级LC集总参数的低通滤波器作为补偿，以保证满足隔离要求。设计LC低通滤波电路参数如图-7，电路仿真结果如图-8所示。+ N% I+ }/ z7 {; c9 B/ c; Y
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) Q/ `% s; z) r D/ Q* [ S
; c/ \5 N2 O* `" D9 f# l( y 图8 LC低通滤波电路仿真结果
5 l' }% x1 [0 }# u
4 w, |% q) o" J! [( ?9 l4 双工器模型的设计仿真 # P' s6 Z( d5 b, K
" e& E. r1 ]4 A) K) {1 {双工器模型电路如图-9所示，各个模块的隔离分别在-33dB和-46dB,多级串联的时候,隔离该是他们之和-79dB,可是隔离却只有-48dB和-47dB, 双工器PCB板电路仿真结果如图-10所示。7 n0 A0 g( k* o* K
0 E; e4 u5 r% S' M8 H# |满足要求,ADS软件没有物理隔离模型，如果要实现高隔离度，必须依靠封装盒体的物理隔离才可以实现,既然模块的隔离度之和远大于指标值-65dB,那么双工器采用这些模块方案是完全可行的,保证能满足技术指标要求.由于频率很高,盒体的设计也由为重要,采用机加工金属盒体,在三通和两级滤波器之间放置隔离板,来保证通道的隔离度.上盖为2mm的金属平板,来保证外界的干扰。盒体如图11所示。
( L* q( P" d( R: N# W7 f/ t ![]()
. W/ d, B4 R. E- K) q. O
) x" W6 S6 O( n, ^; R; T 图11 双工器盒体
! \+ l; D$ z+ S/ Z3 k# S ![]()
8 }! V! h5 O; V- d
3 c. b& M$ u ^; `5 B+ Q) T l9 s5 J 图12 双工器测试结果
7 o6 ~2 @5 j. ~; E$ _* z 2 ~3 D$ l, d) |+ d* g/ ]& L
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发表于 2019-9-27 15:10
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