用于LTE移动通信的宽带定向耦合器设计

徐立勤，仲 进

（南京邮电大学 电子科学与工程学院，江苏 南京 210003）

0 引言

随着LTE移动通信牌照的发放，我国正式进入4G通信时代。而作为无线通信核心器件的定向耦合的设计就有了十分重要的现实意义。针对我国LTE移动通信有TD-LTE和FDD-LTE两种制式并具有 1.8 GHz、2.3 GHz、2.6 GHz等多个频段的特点，设计一个1.75 GHz～2.7 GHz的宽带定向耦合器将是一个可行的办法。对于宽带定向耦合的设计，已有一些文献提出多种方法。如运用CBCPW和微带线多层缝隙耦合技术[1-2]，利用有机介质基片实现宽带[3]，或通过半导体材料来拓展耦合器带宽[4]等。本文在满足工程应用的情况下，通过在输入端加入匹配网络来改善耦合器的耦合端和直通端的性能，从而实现宽带特性[5-8]。为了增加加工精确度，在匹配网络中加入缺陷地结构（DGS）改善了微带线的宽度[9]。同时，阶梯阻抗结构的引入使匹配网络的调节更加灵活[10-11]。

1 耦合器的结构

1.1 匹配网络结构

为了改善直通端和耦合端的特性，使其能达到宽带的要求，在耦合器的输入端加入如图1所示的匹配网络[5-8]，其中θ为λ/4的电长度。为了更好地调节耦合器的带宽，在此匹配网络中，引入了阶梯阻抗结构[9-10]。通过调节Wz2和Wz3的宽度，可以比较显著地调节耦合器的性能。根据参考文献[5]中的公式推导，设本征阻抗为Z0，则Z1和Z2的值分别为0.829Z0与0.837Z0。图2中给出S11随Wz3的变化图，从图中可以看出，调节Wz3的大小可以显著地改变S11。因此，在匹配网络中引入阶梯阻抗结构可以增加仿真优化的灵活度。

图1 在耦合器输入端加……