雙工器是一種用于將一個(gè)頻帶分成兩個(gè)子帶或?qū)蓚€(gè)子帶組合成一個(gè)寬帶的設(shè)備。它廣泛用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，用于結(jié)合航天器上的 Tx 和 Rx 天線。微波雙工器通常用于蜂窩無(wú)線電基站的射頻 （RF） 前端，以分離 Tx 和 Rx 通道。

傳統(tǒng)上，微波雙工器是通過(guò)外部能量分配裝置將兩個(gè)單獨(dú)設(shè)計(jì)的濾波器連接在一起來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該連接裝置可以是T形接頭、Y形接頭、環(huán)行器、歧管或公共諧振器。在本文中，我們提出了一種沒(méi)有外部結(jié)的微波雙工器 ［1］，并用在雙工器響應(yīng)中提供諧振極的諧振器代替它。

以下是已成功設(shè)計(jì)和仿真的 10 極（10 階）雙工器的設(shè)計(jì)流程和仿真。雙工器由來(lái)自雙頻帶濾波器的 2 個(gè)極點(diǎn)、來(lái)自 Tx 帶通濾波器的 4 個(gè)極點(diǎn)和來(lái)自 Rx 帶通濾波器的其余 4 個(gè)極點(diǎn)組成。該設(shè)計(jì)是使用異步調(diào)諧的微帶方形開(kāi)環(huán)諧振器實(shí)現(xiàn)的。圖 1 顯示了使用 SolidWorks 設(shè)計(jì)的雙工器。

圖1-多耦合諧振器微波雙工器的幾何形狀

圖 2 顯示了由使用 SolidWorks 設(shè)計(jì)的多耦合諧振器組成的雙工器布局。雙工器由 50 條微帶線（寬度 WF = 1.1 mm）為每個(gè)端口供電，中心頻率為 1.84 GHz，RT/Duroid 6010LM 基板，介電常數(shù)為 10.8，損耗角正切為 0.0023，基板厚度1.27 mm 用于模擬。多耦合諧振器雙工器的幾何參數(shù)（S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、t1 和 t2）在文件中定義，它們將作為方程式導(dǎo)入 SolidWorks，以便于并加快工作流程。

圖2 -雙工器布局和制造模型 ［1］

下表總結(jié)了要導(dǎo)入 SolidWorks 的不同尺寸（全局變量）。

使用 HFWorks S 參數(shù)分析模擬雙工器電路模型。圖 3 描繪了電場(chǎng)的分布，圖 4 顯示了多耦合諧振器微波雙工器幾何結(jié)構(gòu)的 S 參數(shù)的模擬結(jié)果。

圖 3 - 1.9GHz 處的電場(chǎng)分布

圖 4 - HFWorks 的雙工器電路模型的仿真響應(yīng)

圖 5 -雙工器電路模型的測(cè)量和仿真（使用 ADS）結(jié)果

測(cè)量結(jié)果和 HFWorks 的 EM 損耗模擬結(jié)果如圖 4 所示，表明 Tx 和 Rx 頻帶之間的隔離度約為 40 dB。圖表清楚地顯示了模擬和測(cè)量之間的良好一致性。