将天线与滤波器进行联合设计的详细资料说明

　　联合设计了一种宽带天线-滤波器模块， 理论分析了将天线与滤波器进行联合设计能够提高整体性能的原因， 且提出了若干设计基本原则， 联合设计的宽带天线-滤波器模块的回波损耗在3. 1～5. 1 GHz 的工作频带内比独立设计后直接级联的模块减少了10 dB 以上， 该模块已应用于超宽带通信实验系统中。

　　各种新的无线应用对天线和射频前端的设计在尺寸和性能方面提出了越来越高的要求。传统的设计方式是先按标准阻抗对各电路单元进行独立的设计和优化， 再将各单元级联。这种方式一方面使射频电路结构尺寸较大， 另一方面由于单元间的相互影响使得级联后总体性能恶化。一种可能的改进方式是将各电路单元联合设计和优化， 减少阻抗变换环节， 各电路单元在电气上相互补充和借用， 从而使性能得到改善， 并减小电路尺寸。天线-滤波器是一种典型的射频结构， 从天线-滤波器模块的整体性能出发， 将天线与滤波器进行联合设计， 能有效地减小整体伸展面积， 并提高模块整体性能。Ning Yang 等设计并仿真完成了一个基于CPS 结构的工作在3～5GHz 的宽带天线-滤波器模块， 以60 8 取代传统的50 8 端口阻抗来设计天线及滤波器， 从而使滤波器加工难度减小; 天线和滤波器均采用差分结构， 从而节省了平衡不平衡转换电路; 把滤波器的低频抑制功能转移至天线上， 以上交互考虑的设计细节减小了整体伸展面积并降低了模块实现难度［ 1］ 。M.T roubat 等在设计过程中以- 5 dB 取代传统的- 10dB 的回波损耗指标来设计天线与滤波器， 从而使滤波器所需的阶数从5 阶降为3 阶， 不仅减小了整体尺寸， 且优化了天线-滤波器模块的性能［ 2］ 。IsmaelPele 等也直接将宽带天线与滤波器相连， 不仅节省了匹配电路， 且通过整体优化参数提高了天线性能［ 3］ 。从已发表的成果来看， 目前的研究工作对于天线与滤波器联合设计的具体方法涉及很少。文中理论分析了将天线与滤波器进行联合设计能够提高整体性能的原因， 并提出了在实际设计中应当遵循的若干原则， 给出了一种联合设计的宽带天线-滤波器模块实例。