电调滤波器

射频带通滤波器

电调滤波器/数控跳频滤波器是一种新型的射频带通滤波器.是现代数字通信、跳频技术中不可缺少的关键器件,尤其是军用软件无线电通信系统提高抗干扰能力的优选器件。

主要作用

整机使用电调滤波器/数控跳频滤波器后，整机的动态范围，接收机灵敏度，发射机的作用距离都会得到极大的提高。偏离f0的干扰信号被窄带带通滤波器滤除，提高了整机抗干扰能力，滤波器电调或数控跳频速度越快，抗干扰能力越优越。

性能参数

高Q变容管，高Q电感，快速调谐、调谐电压1-15V（DC），无需其它电源。

输入电平≤+10dBm；

调谐速度≤60uS；

典型2~3倍频程移动范围，分段覆盖30~1000MHz；

3dB相对带宽5~10%；

矩形系数≤7；

中心插损2~7 dB；

最大驻波比≤2；

各段插损起伏≤2 dB；

双调谐切比雪夫类型响应满足军用工作环境要求：-55℃～+85℃。

最大输入功率：30dBm；

工作温度范围：-55℃~+85℃；

储存温度范围：-65℃~+125℃。

自动校频技术

传统的电调滤波器一般采用步进电机带动滤波器调谐杆，通过调谐杆的长度变化来实现频率变化，步进电机的驱动脉冲数与滤波器的频率一一对应，即可实现电调滤波器的频率调谐功能。由于电调滤波器是一种机械传动结构，随着腔体、传动、回零、调谐杆以及温度等的变化，脉冲数与频率对应关系变差，导致通信装备使用故障甚至瘫痪。从电调滤波器的工作原理出发，提出了一套电调滤波器自动校频程序，在通信设备中运行该专用程序，即可实现电调滤波器的频率校准与记忆，从而彻底解决电调滤波器的频率偏移问题。

电调滤波器组成

以微波腔体电调滤波器为例，电调滤波器由腔体滤波器、步进电机、驱动电路和传动装置等部分组成。

电调滤波器调谐原理

根据工作频段、功率容量以及电调滤波器的实现难易程度，腔体选择 λ/4 同轴腔结构，工作频率随着内导体长度的增加，频率由高到低逐渐变化。

内导体的长度与频率成单调一一对应关系，通过改变内导体的长度就可以改变滤波器工作频率。

电调滤波器自动校频

为了能够在更高频率上正常使用电调滤波器，提出了一套自动校频方法，该方法不再依赖脉冲数与频率的对应表格，而是通过现场测试电调滤波器的通带特性，将实时测试的通带特性与实时脉冲数一一对应，通过分析脉冲数在通带内的分布情况，实时驱动步进电机到达滤波器的通带范围，实现电调滤波器的自动校频。

1、在 TDD 设备中的自动校频技术：

TDD 设备采用时分双工方式，射频前端采用电调滤波器，当需要进行自动校频时，设备监控执行自动校频。

预置发频率到指定频率，判断频率是否改变，若改变，则将发信机改为该频率单载波波形，功率放大器置于最小输出电平，设备设为射频自环状态，天线口接匹配负载，实时检测接收电平，确定预设电平门限L( 典型值) 。

如果是首次开机，则驱动步进电机向归零方向调谐，在此过程中，如果出现超过预设电平门限L值，则从该时刻开始计数脉冲数，直至再次出现电平门限L，停止计数。将计数N 除以 2，反方向驱动电机N /2 脉冲，滤波器调谐完成；如果只出现一次电平门限 L 值，则从归零点反方向连续发送脉冲信号，出现2 次 L 电平，按照以上算法对准。

如果监控记忆有上次频率值，则计算频率差Δ( 新频率－旧频率) ，当 Δ 为负，则向归零方向驱动电机；当 Δ 为正，则向相反方向驱动电机，在此过程中，如果出现超过预设电平门限L 值，则从该时刻开始计数脉冲数，直至再次出现电平门限，停止计数。将计数N 除以 2，反方向驱动电机走 N /2 脉冲，滤波器改频完成。

而后，监控按照逆向操作，回复改频前各个单元的状态，自动校频完成。

2、在 FDD 设备中的自动校频技术：

FDD 设备采用时分双工方式，有收发电调滤波器构成双工器，需要分别进行收发电调滤波器的自动校频才能够完成设备频率改变。

与 TDD 设备相比，发电调滤波器自动对准时的流程基本相似；而收滤波器则需要借助发信机信号作为源，对收滤波器进行自动频率对准，由于收发频率不同，需要采用 FDD 射频自环的移频模块来实现设备监控执行自动校频程序，其他原理则相同。

相关产品

介绍一种利用变容二极管设计的电调滤波器。该电调滤波器是利用变容二极管的特性来设计的，是一种小型带通滤波器，具有低插损、高选择性、体积小的特点。以一个30Mhz～90Mhz的电调滤波器为例，详细介绍了此类滤波器的设计方法。经此方案设计的电调滤波器可以达到令人满意的指标要求，滤波效果好，具有非常良好的实用价值。

原理介绍

要利用变容二极管来设计电调滤波器，变容二极管又称为可变电抗二极管，是一种利用PN结反向偏置的势垒电容构成的可控电容的二极管，在高频调谐等电路中通常被当作可变电容器使用。当外加的反偏电压减小时，变容二极管的容值会增加，当外加的反偏电压增大时，变容二极管的容值会减小。当变容二极管串联或并联一个电容，可以调整其电容变化的斜率，使之能更适合实际应用。

电调滤波器实际就是利用变容二极管的上述特性，使输入电压增加或减小，改变二极管的容值大小，从而实现频率的改变，达到改变电压就实现调谐频率的目的。

设计实例

介绍一种30Mhz～90Mhz的电调滤波器的设计实例。该滤波器设计指标如下：

(1)调谐频率：30Mhz～90Mhz；

(2)通带插损：≤3dB；

(3)-3dB带宽：3.3Mhz～9.9Mhz；

(4)矩形系数：≤7：1；

(5)最大驻波比：2：1；

(6)远端抑制(2fo)：≥50dB；

(7)调谐电压：0V—15V；

(8)尺寸结构：15mm×12mm×7mm。

在设计过程中，选择合适的变容二极管。在调谐电压0V～15V要求下，选择的变容二极管要工作在30Mhz～90Mhz。选择了PHILIPS公司的变容二极管BB153来实现。BB153的耐压最高可达32V，斜率为15，当它工作频率在1Mhz时，工作电压为1V时的容值在39pF，工作电压为10V时的容值在7.5pF。另外，该电调滤波器的接入电阻选择阻值为10kΩ的，接地电容需要考虑滤波器的频率，选择0.01nF，耦合电感选择高Q值的电感来实现。通常为了达到更高的调谐速度，可以将接入电阻减小来实现。

元器件的选择会影响滤波器的性能指标，会引起通带插损的变差，阻带插损也会变差。所以在元器件的选择上都选取了高Q值的变容二极管和电感线圈。

在实际加电测试中，需要根据滤波器的性能指标调节耦合电感的大小，使其工作在合适的频率范围内。若在测试中频率范围有所不同，可在固定低端频率和电压的情况下，调节高端频率时适当给变容二极管增加1pF～2pF的电容。

另外，该滤波器的尺寸较小，在绘制印制板时要紧凑合理，要充分考虑到各个元器件之间的距离。

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