一种新型GSM/DCS双频段LTCC天线开关模块的研究与设计

论文摘要

目前以手机为代表的移动通信终端正逐步向小型化、多频段、多功能、多制式以及低成本的方向发展,而且日趋激烈的竞争也对研发时间和研发成本提出了越来越苛刻的要求。LTCC模块技术被认为是解决射频通信电路集成度不断提高的最佳方案,是目前的研究热点和重点。正是在这种形势下,本文对GSM/DCS双频段LTCC天线开关模块进行了研究与设计,以突破美欧日对此关键技术的垄断。本文首先阐述了单片、分立微波固态控制器件模型的建立方法,分析了各种微波开关电路拓扑的性能差异,并对最终电路进行了版图设计。采用文中获得的控制器件模型、微波开关电路拓扑以及相关电路优化技术所设计的PHEMT单刀双掷单片微波开关,在超宽频带上有着很好的幅度与相位特性。介绍并设计了一种基于分立PIN管的具有特殊结构的单刀双掷分立微波开关,它的偏置电路不仅简单、巧妙,还具有译码功能。然后论述了LTCC低通/高通/带通滤波器以及双工器的设计方法,提出了多种设计方案,并讨论了根据传统网络综合法导出LTCC三维电路结构的设计方法。根据此方法设计并实现的一款LTCC蓝牙带通滤波器,有着良好的带内插损和带外衰减特性,测试结果与仿真结果有着很好的吻合度,而且该滤波器的尺寸是目前所知的使用如此低介电常数的蓝牙滤波器中体积最小的。最后通过将单刀双掷微波开关与LTCC滤波器、双工器整合,提出了一款GSM/DCS双频段LTCC天线开关模块的设计方案,其性能满足相关技术规范,是一种可行的设计电路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 天线开关模块概述及研究意义
• 1.2 LTCC技术及其应用
• 1.3 论文主要内容及安排
• 2 微波开关
• 2.1 微波开关基础
• 2.1.1 微波开关的主要技术指标
• 2.1.2 微波开关的种类
• 2.2 微波固态控制器件
• 2.2.1 器件基础
• 2.2.1.1 微波固态控制器件的工艺发展概述
• 2.2.1.2 HEMT的物理结构及特性
• 2.2.1.3 PIN二极管的物理结构及特性
• 2.2.2 器件模型
• 2.2.2.1 微波固态器件模型理论
• 2.2.2.2 HEMT的模型
• 2.2.2.3 PIN二极管的模型
• 2.3 微波开关的拓扑
• 2.3.1 单刀单掷微波开关
• 2.3.1.1 单管单路开关
• 2.3.1.2 多管单路开关
• 2.3.1.3 串-并联级联，并-串联级联
• 2.3.1.4 几种开关的比较
• 2.3.2 单刀N掷微波开关
• 2.4 基于 HEMT的单片微波开关
• 2.4.1 PHEMT SPDT微波开关拓扑方案
• 2.4.2 方案选择及版图设计
• 2.5 基于分立PIN二极管的微波开关
• 2.5.1 PIN管SPDT微波开关拓扑
• 2.5.2 一种特殊的PIN管SPDT微波开关拓扑
• 3 LTCC滤波器、双工器
• 3.1 LTCC工艺
• 3.2 LTCC滤波器
• 3.2.1 LTCC低通滤波器
• 3.2.1.1 集总型低通滤波器的设计
• 3.2.1.2 LTCC低通滤波器的设计
• 3.2.2 LTCC高通滤波器
• 3.2.2.1 集总型高通滤波器的设计
• 3.2.2.2 LTCC高通滤波器的设计
• 3.2.3 LTCC带通滤波器
• 3.2.3.1 集总型带通滤波器的设计
• 3.2.3.2 LTCC带通滤波器的设计
• 3.3 LTCC双工器
• 3.3.1 集总型双工器
• 3.3.2 LTCC双工器
• 4 LTCC天线开关模块的设计
• 4.1 LTCC天线开关模块的设计方案
• 4.2 LTCC开关模块设计
• 4.2.1 集总型天线开关模块设计
• 4.2.2 LTCC天线开关模块设计
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录