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1 引言
: o1 s8 X! P) B W# [6 m
2 A1 ?3 a+ S) G6 B& y* W5 R/ Y9 O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。- A8 @$ d- w9 @. D8 g: |, q) _3 V, n
2 P: t. N2 c+ V0 A C# S2 系统介绍
, K% U% o8 I$ n0 B$ H/ A! q 3 ~5 |. w- D7 j8 U! g5 E) B$ q
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:
- a$ N. [1 X% z$ ]! v' j% K5 d3 ~(1)下行信号If L Band- |% y( }2 V2 z- y0 [* g
If ±0.25GHz/ R) X, H) h4 v' A- d# N# |6 }
P≤-10dBm
; L c! G; O* ?* b/ `; {, h' O9 K0 k: c(2)上行信号Ku Band2 s& ]' T+ u3 Q+ j! H5 q
Rf:Ku ±0.25GHz
5 S- n8 d& o% J) s! Y9 }0 K1 bP≥48dBm8 A3 _* q% r7 A( g3 C
(3)通道插损
8 z7 `# @) t8 D. @0 `) SILRf≤0.5dB5 D* h) y: I) y$ O
ILIf≤1.0dB
* |, J; e/ k1 ^$ u(4)通道隔离
5 `& R$ `) P- A% W' g7 yISO≥65dB
x. x/ k3 s; Y. X" s& ^ 8 v" s0 A3 Q# _/ {2 l+ C
3 模型的特性分析
7 |2 ^2 o/ ~% ? 5 D& S9 K1 q0 t! E4 G: {0 n
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.( y7 G' ~6 k; X9 _
![]() - c' ]8 d. e/ j# g( B* X8 t9 W
0 b6 ^1 a/ W# s1 b: U6 ~
图2 电路模型仿真结果0 s, Z! l. o! g/ H
4 R/ M: S8 d; a6 t: V b: s
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。1 ?) _( _ ?8 l/ q$ \
6 B+ y3 s7 @7 p3.1 高通滤波器的特性分析、设计及仿真
4 Q; c2 q5 o% J5 M$ z2 G # v7 S |) R, Q$ l9 N+ |- Z8 e
RF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。 B) B; P) A% N
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" V! |! M' z! O+ _7 a 图4 高通电容电路仿真结果
0 G" z- P I( }% t ' M' X' f4 e' `3 k7 j: R
3.2 低通滤波器的特性分析、设计及仿真
: `9 R2 s* M# u/ O 9 E$ \3 M: E, f t/ d
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。
+ o1 A- U) E& f" o2 ^* }IF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。: d; Z' z8 m% R4 a" J( L: L4 f
![]()
4 h) |- C/ N% J+ S 图6 低通滤波电路仿真结果+ K2 D7 ~7 k; ^" B1 E. R7 y: g
$ d4 k) g; k2 f7 @, W2 Q1 S② 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。
2 {7 Z5 m) {, f ![]() 4 u7 A8 w# S8 n ~& U# Q, a6 V2 G
& e( d5 H3 R, Q: P 图8 LC低通滤波电路仿真结果, }0 O7 ?- P9 } P
/ H2 ]( l/ s! K7 f, F# B2 x) ~
4 双工器模型的设计仿真
$ \7 U% z6 N# Y0 F, Y
; } Q& e# E2 }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。( v7 A7 o) U: @$ p
' ] E; j* W+ `; G) D9 Y$ {. |# L
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。' u6 K6 X h+ P: U7 V3 l# ~
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* I+ \+ Y0 Q& E+ g0 T2 A3 B- h& N( w _
图11 双工器盒体 ; A& R. Y& f5 z
![]() , F9 ]4 z# ]/ w* i
; E+ k# O; i# e" ` 图12 双工器测试结果
) f' W& U# y i& O; F* M, N / M5 x% u; P. P- x1 p
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发表于 2019-9-27 15:10
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