电调滤波器相关产品

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。

电调滤波器原理介绍

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。

电调滤波器设计实例

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。

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。

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℃。

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。

本项目主要围绕认知无线电等可重构无线系统对射频电调滤波器的需求来开展各种类型的电调滤波器设计理论与方法的研究，探索了各种类型的电调滤波器设计中的关键理论问题和技术问题，响应类型包括：单通带、双通带、带阻等，此外还研究了电调滤波器的线性问题。主要研究内容和取得的成果包括如下几个方面。（1）电调带阻滤波器：本项目探索了实现带阻滤波器频率调试时带宽恒定的关键要素，提出了磁-电混合耦合方法来控制固定耦合区间上的耦合强度来实现恒定带宽，该成果发表在IEEE Trans. Industrial Electronics上。此外还研究并设计了两个双频带阻滤波器。（2）单通带电调滤波器及其线性问题研究：研究了单通带滤波器频率调谐时的带宽恒定技术以及通带的中心频率和带宽都可调的设计技术，以及平衡式电调滤波器，并设计了三个滤波器实例，探索了基于变容管的电调滤波器线性问题。（3）双通带电调滤波器：设计了两个双频带通电调滤波器，其中的一个通带或两个通带可调，此外还研究设计了三个双频滤波器。（4）其他带通滤波器：研究设计了一个三频，一个四频滤波器和一个超宽带滤波器。（5）滤波器与功分电路的集成：探索了滤波器与功分器的融合设计方法，将两个器件设计为一个可以减小体积和损耗。（6）其他电磁学问题研究，包括左右手材料、天线和计算电磁学等相关研究。 在国家自然科学基金的支持下，本项目研究进展顺利，圆满完成研究计划。发表SCI/EI论文共24篇，其中IEEE Trans.论文2篇，IEEE Letters论文4篇，SCI论文12篇，EI论文12篇，申请中国发明专利4项，其中1项获授权,两项授权实用新型专利。本项目取得的各项成果形式均超过预期指标，研究得出的结论与设计方法具有良好的理论价值和实际应用价值。 2100433B

快速发展的无线系统导致频谱资源紧张，能够提高频谱利用率且可以融合不同无线制式的认知无线电技术，是未来无线系统的一项核心关键技术。射频电调滤波器是认知无线电体系中的一个关键射频器件，是当前国际学术界和工业界的一个研究热点。传统的射频电调滤波器存在着调谐时性能指标不稳定、尺寸大等缺点，难以满足未来的应用需求。本项目将在我们前期研究的基础上对电调射频滤波器进行系统的研究，深入分析单端（single-ended）与平衡式（balanced）电调滤波器的设计理论，探讨各类单通带电调滤波器的新型设计技术与方案，探索双通带电调滤波器、电调带阻滤波器的设计技术，研究电调滤波器的谐波抑制技术，探讨降低电调滤波器噪声和提高其线性的技术，设计各类电调滤波器电路进行实验验证。本项目的实施可解决目前电调滤波器设计中面临的一些主要理论和技术问题，具有重要的科学意义和应用价值。