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P波段小型化SMD环行器设计 李寿鹏 (天通控股股份有限公司，海宁314412) 电话 电子邮箱：lsp@tdgcore．c伽 摘要：本文主要介绍了一种适用于S盯的小型化表贴环行器，采用准集总参数的设计方式， 利用Ansoft HFSS仿真软件对其进行建模、仿真和优化，设计的环行器外形尺寸为中10哪×6m， 在860MHz一960MHz波段，可以达到相对带宽26=22，I，插入损耗≤0．25dB，回波损耗≥25dB，隔 离度≥25dB。 关键词：P波段：小型化：SMD环行器： 1引言 现代移动通信设备向着小型化、集成化、高可靠性方向发展。其中大量应用的微波铁氧体环行器、隔 离器是移动通信设备的重要组成部件，为了适应这种新的发展趋势，研制小型化、易集成化、高可靠性的 微波铁氧体环行器、隔离器是迫切需要解决的问题。 集成化移动通信设备中过去多采用表贴式和带线式铁氧体环行器、隔离器，表贴式铁氧体环行器、隔 离器虽体积小但可靠性和温度性能差，已不能满足通讯系统的高可靠性和宽温度工作范围需求；带线式铁 氧体环行器、隔离器虽然能满足使用要求，但是其需要使用螺钉进行固定，不能满足SMT回流焊焊接工艺， 为此，设计了小型化S彻环行器，它比传统表贴式铁氧体环行器尺寸基本一致，但比表贴式和带线式铁氧 体环行器具有很多优点：温度特性、耐功率性能更好，可焊性高。 随着GSM通信系统设备的更新和3G、4G通信系统建设，其有广泛的应用前景。本文设计的P波段小型化 S仰环行器其外形尺寸仅为由10咖×6咖，无论从性能还是体积上都满足了系现代移动通信设备需求。 2设计理论 设计产品工作在P波段，且尺寸较小，因为低场区工作的器件外形尺寸较大，所以器件只能工作在高 场区；中心导体设计方法上只能采用分布和集总参数相结合的准集总参数方法，因为单纯的分布参数设计 的器件的直径几乎与器件工作波长(330姗)的半个波长相当，显然不能满足10唧要求，而单纯的集总参 数设计的器件尺寸上可以做到很小，但是插入损耗较大，三阶互调不稳定等现象限制其在高稳定性系统中 的使用，综合了分别参数和集总参数的优点，本设计采用了准集总参数方法。 准集总参数的设计方法是，微波铁氧体的参数确定以及中心导体的结采用分布参数原理设计，三端匹 配采用LC匹配网络的集总参数原理设计。与此同时，考虑到器件的小型化及较宽的带宽要求，常规的器件 在微波铁氧体周围套一聚四氟乙烯介质环，由于聚四氟乙烯环的介电常数只有2．1，1／4波长过渡线尺寸偏 长，因此使用聚四氟乙烯环结构的期间尺寸要做成P波段产品，外形尺寸较大。P波段小型化SMD环行器采 用了介电常数为110的微波介质陶瓷环代替聚四氟乙烯介质环，这样既大大地减小了1／4波长过渡线的几何 长度，同时，应用微波陶瓷介质环后，耦合角沙。减小，截止波数艘(1．84)值变到1以下，微波铁氧体 圆盘直径也得到进一步减小，下面就对没有采用微波介质陶瓷环和采用微波介质陶瓷环的铁氧体圆盘直径 作进一步说明： 206 通常采用的采用在铁氧体圆盘外镶嵌聚四氟乙烯环设计方案按照下列步骤进行，其中中心导体中心结 部分采用双Y结，设器件工作中心频率为fo，铁氧体圆盘半径尺，按经典公式计算： 觑=1．84 (1) 式中K为径向传播速度 K=—J，二竺三K：三型圣丝 (2)(2) 矗 占。、卢乞分别为微波铁氧体的有效介电常数和有点磁导率，则 尺：!：坠兰三型墨丝尺=—————旦旦 (3)(3) 矗 越小。本设计取艘=0．15，再由(3)式计算出铁氧体半径R为3．9册，实际使用的铁氧体半径为3