如何设计和仿真多耦合谐振器微波双工器

双工器是一种用于将一个频带分成两个子带或将两个子带组合成一个宽带的设备。它广泛用于卫星通信系统中，用于结合航天器上的 Tx 和 Rx 天线。微波双工器通常用于蜂窝无线电基站的射频 （RF） 前端，以分离 Tx 和 Rx 通道。

传统上，微波双工器是通过外部能量分配装置将两个单独设计的滤波器连接在一起来实现的。该连接装置可以是T形接头、Y形接头、环行器、歧管或公共谐振器。在本文中，我们提出了一种没有外部结的微波双工器 ［1］，并用在双工器响应中提供谐振极的谐振器代替它。

以下是已成功设计和仿真的 10 极（10 阶）双工器的设计流程和仿真。双工器由来自双频带滤波器的 2 个极点、来自 Tx 带通滤波器的 4 个极点和来自 Rx 带通滤波器的其余 4 个极点组成。该设计是使用异步调谐的微带方形开环谐振器实现的。图 1 显示了使用 SolidWorks 设计的双工器。

图1-多耦合谐振器微波双工器的几何形状

图 2 显示了由使用 SolidWorks 设计的多耦合谐振器组成的双工器布局。双工器由 50 条微带线（宽度 WF = 1.1 mm）为每个端口供电，中心频率为 1.84 GHz，RT/Duroid 6010LM 基板，介电常数为 10.8，损耗角正切为 0.0023，基板厚度1.27 mm 用于模拟。多耦合谐振器双工器的几何参数（S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、t1 和 t2）在文件中定义，它们将作为方程式导入 SolidWorks，以便于并加快工作流程。

图2 -双工器布局和制造模型 ［1］

下表总结了要导入 SolidWorks 的不同尺寸（全局变量）。

使用 HFWorks S 参数分析模拟双工器电路模型。图 3 描绘了电场的分布，图 4 显示了多耦合谐振器微波双工器几何结构的 S 参数的模拟结果。

图 3 - 1.9GHz 处的电场分布

图 4 - HFWorks 的双工器电路模型的仿真响应

图 5 -双工器电路模型的测量和仿真（使用 ADS）结果

测量结果和 HFWorks 的 EM 损耗模拟结果如图 4 所示，表明 Tx 和 Rx 频带之间的隔离度约为 40 dB。图表清楚地显示了模拟和测量之间的良好一致性。