概述

射頻微波是指頻率范圍為300kHz到超過(guò)100GHz的電磁波。射頻（RF）與微波的頻率界限比較模糊，并且隨著器件技術(shù)和設(shè)計(jì)方法的進(jìn)步還有所變化，比較通行的一種說(shuō)法是射頻頻率范圍的低端為300kHz，高端為300MHz~1GHz；微波的頻率范圍的低端為300MHz~1GHz，高端至少為100GHz。

射頻微波技術(shù)是無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。任何一種無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)不論基站也好，移動(dòng)終端也好都包含一個(gè)射頻子系統(tǒng)，其組成如圖1所示：

圖1 RF射頻子系統(tǒng)組成框圖
 

由圖可見(jiàn)，一個(gè)射頻子系統(tǒng)通常包含天線(xiàn)、收發(fā)天線(xiàn)共用、低噪聲放大器（LNA）、收信機(jī)（RX）、發(fā)信機(jī)（TX）、功率放大器（PA）和頻率合成器（PLL）共七個(gè)部分。對(duì)于FDD系統(tǒng)利用雙工器來(lái)完成收發(fā)天線(xiàn)共用，對(duì)于TDD系統(tǒng)則是利用RF收發(fā)開(kāi)關(guān)來(lái)完成收發(fā)天線(xiàn)共用。

收發(fā)天線(xiàn)共用器選型

概述
在現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中, 由于技術(shù)、成本、場(chǎng)地條件等多個(gè)因素的限制，為減少天線(xiàn)的數(shù)量，減小架設(shè)難度，基站一般都是采用收發(fā)天線(xiàn)共用，這就需要由收發(fā)天線(xiàn)共用器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

基本原理：

1．1 天線(xiàn)共用器分類(lèi)：
按照收發(fā)信機(jī)的頻率規(guī)劃，以及雙工方式的區(qū)別，天線(xiàn)共用器可以分為以下幾種類(lèi)型：
- 同頻雙工收發(fā)天線(xiàn)共用器選型

概述
在現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中, 由于技術(shù)、成本、場(chǎng)地條件等多個(gè)因素的限制，為減少天線(xiàn)的數(shù)量，減小架設(shè)難度，基站一般都是采用收發(fā)天線(xiàn)共用，這就需要由收發(fā)天線(xiàn)共用器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

基本原理：
1．1 天線(xiàn)共用器分類(lèi)：
按照收發(fā)信機(jī)的頻率規(guī)劃，以及雙工方式的區(qū)別，天線(xiàn)共用器可以分為以下幾種類(lèi)型：
- 同頻雙工

在這種情形下，TX和RX同時(shí)工作于同一工作頻帶內(nèi)，只能通過(guò)類(lèi)似環(huán)行器這樣的鐵氧體器件的單向傳輸特性來(lái)實(shí)現(xiàn)TX/RX的隔離，實(shí)現(xiàn)天線(xiàn)共用。這一類(lèi)天線(xiàn)共用器稱(chēng)為環(huán)行器型天線(xiàn)共用器。
- 雙頻雙工

在這種情形下，TX和RX分別工作于具有一定頻率分隔的頻帶內(nèi)，采用兩個(gè)濾波器分別調(diào)諧在相應(yīng)的頻帶內(nèi)，采用Y結(jié)形式共用天線(xiàn)。這一類(lèi)稱(chēng)為濾波器型天線(xiàn)共用器，在實(shí)際使用中，通常也稱(chēng)為雙工器。
-同頻半雙工

在這種情形中，TX和RX工作于同一頻帶，兩者之間的隔離通過(guò)開(kāi)關(guān)切換來(lái)實(shí)現(xiàn)，通常都是SPDT的開(kāi)關(guān)。這一類(lèi)稱(chēng)為開(kāi)關(guān)型天線(xiàn)共用器，通常簡(jiǎn)稱(chēng)為收發(fā)天線(xiàn)開(kāi)關(guān)。

以下是幾類(lèi)天線(xiàn)共用器的比較

通訊系統(tǒng)中，GSM，CDMA，以及WCDMA都是采用收發(fā)頻分復(fù)用，相應(yīng)地適用濾波器型天線(xiàn)復(fù)用器，即雙工器；而PHS，TDS-CDMA以及WLAN都是采用了收發(fā)時(shí)分復(fù)用，相應(yīng)地適用開(kāi)關(guān)型天線(xiàn)復(fù)用器，即收發(fā)天線(xiàn)開(kāi)關(guān)。

1．2 雙工器基本原理
基站/移動(dòng)臺(tái)雙工工作的時(shí)候，通過(guò)天線(xiàn)共用器，使同一副天線(xiàn)得以同時(shí)提供給收發(fā)信機(jī)使用，并且又互不影響。主要指的是發(fā)信對(duì)收信的影響，因?yàn)榘l(fā)信電平比收信電平高許多。影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一是發(fā)信電平不能通過(guò)雙工器泄入收信機(jī)。強(qiáng)大的發(fā)信功率可能使收信前端電路重者燒毀，輕者阻塞。因此，必須通過(guò)一系列抑制電路，將進(jìn)入收信前端的電平抑制到阻塞電平以下。這可以通過(guò)設(shè)置高性能的收信

上圖為雙工器的原理示意圖。由于收發(fā)信濾波器在距公共天線(xiàn)1/4波長(zhǎng)處，故能保證兩個(gè)濾波器互不影響，還能使發(fā)信信號(hào)只能輸入天線(xiàn)，而不能輸向收信機(jī)；收信信號(hào)只能由天線(xiàn)進(jìn)入收信機(jī)，而無(wú)法進(jìn)入發(fā)信機(jī)。由于收信濾波器工作在收信頻率上，收信頻率可由天線(xiàn)無(wú)衰減地進(jìn)入收信機(jī)，但它對(duì)發(fā)信頻率起到短路作用。經(jīng)過(guò)λT/4傳輸線(xiàn)后，從天線(xiàn)向此傳輸線(xiàn)看入的阻抗為無(wú)窮大，所以由發(fā)信機(jī)來(lái)的信號(hào)不能進(jìn)入終端短路的λT/4傳輸線(xiàn)，只能傳向天線(xiàn)。同理，由天線(xiàn)送入的收信信號(hào)無(wú)法進(jìn)入終端短路的λR/4傳輸線(xiàn)，只能傳向收信機(jī)。

1.2.1 雙工器種類(lèi)
根據(jù)構(gòu)成雙工器所使用的濾波器，可把雙工器分為以下幾類(lèi)：
-帶通雙工器

如上圖的結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)對(duì)諧振腔的個(gè)數(shù)以及諧振腔的尺寸進(jìn)行調(diào)整來(lái)增減RX/TX之間的隔離。這樣的雙工器在使得發(fā)射信號(hào)通過(guò)帶通濾波器的同時(shí)，發(fā)射機(jī)的噪聲和雜散也被帶通濾波器大大衰減，這樣有助于對(duì)共址的其他接收機(jī)的干擾。帶通型雙工器最適合于中等以及較寬的收發(fā)頻率間隔。如果兩個(gè)頻率相隔很近，需要外加陷波濾波器或者天線(xiàn)分離。
-帶阻雙工器

發(fā)射機(jī)信號(hào)直接通過(guò)濾波器發(fā)射到天線(xiàn)，但是發(fā)射機(jī)的載波和噪聲僅在接收支路的濾波器上得到衰減。這樣對(duì)于共址接收機(jī)來(lái)講，干擾的衰減是很有限的。帶阻型雙工器最適合于收發(fā)間隔非常接近的系統(tǒng)。

- 帶通/帶阻雙工器

這種雙工器結(jié)合了上述兩種雙工器的特點(diǎn)。

1.2.2 基站/移動(dòng)臺(tái)雙工器的比較

基站以及配套用的直放站等設(shè)備，通常采用腔體濾波器構(gòu)成的雙工器。同軸腔體濾波器采用耦合同軸腔結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)橢圓函數(shù)方式實(shí)現(xiàn)，Q值高，具有較為理想的通帶特性和阻帶特性，過(guò)渡帶陡峭，寄生通帶遠(yuǎn)，它能提供小的插損和高的濾波性能，功率容量大。機(jī)加工則采用數(shù)控銑床精密加工，表面處理采用鋁板鍍銀工藝。同時(shí)由于是同軸腔形式，性能指標(biāo)和電磁兼容性是統(tǒng)一的。腔體密封好，電磁輻射也小，這是通過(guò)機(jī)加工精度和合適的螺釘數(shù)量來(lái)保證的。由于腔體基本上為一個(gè)整體，溫度特性亦較好。同時(shí)由于是微波無(wú)源部件，可靠性很高，MTBF應(yīng)該大于200，000小時(shí)。

移動(dòng)臺(tái)普遍采用了純粹收發(fā)信窄帶濾波器構(gòu)成的雙工器，其采用了多級(jí)諧振器作為選頻器件，Q值較高，選頻特性較好。很多情況下都不采用原理圖示的λT/4，λR/4傳輸線(xiàn)，也能獲得高達(dá)60dB的隔離度，同時(shí)減少了傳輸損耗，對(duì)提高靈敏度有好處。高性能濾波器往往由介質(zhì)諧振器，LC濾波器，SAW濾波器等構(gòu)成。也構(gòu)成了對(duì)應(yīng)的介質(zhì)雙工器，LC雙工器，SAW雙工器，以及由Agilent公司專(zhuān)利持有的薄膜體聲諧振器FBAR（利用壓電材料薄膜中激勵(lì)的體聲波(而不是表面聲波)做成的諧振器。它具有頻率高、體積小、效率高等優(yōu)點(diǎn)，并且與半導(dǎo)體工藝兼容，容易與其它元器件集成）制作的雙工器等。