550_850MHz电调谐滤波器研究与设计

介电常数 Δεｒ＝ ９．６ ，厚度 ｈ＝１ｍｍ ，微带线厚度 ｔ＝ ６．５ｕｍ。选择合 适 的 电 容 ， 可 得 出 需 要 的 电 容 值 应 是 ３ｐｆ～４０ｐｆ。 选 择 西 门 子
ｂｂ６４０ 变 容 二 极 管 ， 结 电 容 范 围 ３ｐｆ～６０ｐｆ， 串 联 电 阻 １．１５ 欧 姆 ，
＃ｔｆｔｐ ３０００８０００ ｚＩｍａｇｅ ／＊ 下 载 Ｌｉｎｕｘ 内 核 映 像 到 目 标 板 内 存， Ｌｉｎｕｘ 内核版本为 Ｌｉｎｕｘ－ ２．６．１４．１＊／
＃ｔｆｔｐ ３０８０００００ ｉｎｉｔｒｄ．ｉｍｇ．ｇｚ ／＊ 下 载 根 文 件 系 统 映 像 到 目 标板内存 ＊／
＃ｇｏ ３０００８０００ ／＊ 启动目标板 Ｌｉｎｕｘ＊／ 目 标 板 的 嵌 入 式 Ｌｉｎｕｘ 系 统 启 动 后 在 超 级 终 端 中 显 示 的 结果如下：
Ｄ、调 谐 电 容 值 的 确 定 调谐滤波器的调谐频率和相对应的电容值之间的关系
式如下：
技
（１０）
术
式中 θ是在调谐频率为 ｆ 时的电长度，Ｙａ 是微带谐振器的特
征电导，ｃｓ（ｆ）是调谐频率为 ｆ 时的电容值。一般调谐器件是变容管
创 或场效应管，调谐电容值范围是（ｃｓｍｉｎ，ｃｓｍａｘ］。具体方法可参考文献．
１． 首先确定滤波器的调谐频率范围［ｆ１，ｆ２］ ２． 在 一 定 通 带 的 衰 减 （ＬｄＢ） 下 确 定 调 谐 瞬 时 带 宽 的 范 围 ［ΔＢＬｍｉｎ，ΔＢＬｍａｘ］ ３． 确定滤波器通带内最大反射系数（ＬｒｄＢ）， 即切比雪夫波纹 ４． 确定变容二极管的电容变化范围（Ｃｓｍｉｎ，Ｃｓｍａｘ） Ａ、滤 波 器 的 中 心 频 率 确 定 ：
Ｃ、瞬时带宽 ΔＢＬ０ 通带衰减为 Ｌ ｄＢ 情况下， 瞬时带宽 ΔＢＬ０ 与 θ０ 关系如下式：
（７）
θ０ 确 定 后 可 以 由 公 式 ７ 计 算 谐 振 频 率 ｆ０ 时 的 通 带 宽 度 ΔＢＬ０ 。
（８）
ΔＢＬ０ 已知并且滤 波 器 级 数 已 定 ， 切 比 雪 夫 滤 波 器 就 可 以 由 传统的低通至带通滤波器设计方法来获得。
最后给出了电调滤波器的性能仿真指标与电路版图。
关键词：ＵＨＦ； 电调滤波器； 微带线； ＡＤＳ
中 图 分 类 号 ： Ｔ Ｎ９２７
文献标识码：Ａ
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｆｉｌｔｅｒ， ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｎａｂｌｅ ｆｉｌｔｅｒｓ ａｎｄ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａｓ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ． Ｉｎ ｓｕｐｐｏｒｔ ｏｆ ＡＤＳ，ｔｈｅ ｆｉｌｔｅｒ’ｓ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｄｉｍｅｎｔｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｇｉｖｅｎ． Ｆｉｌｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ａｎｄ ｌａｙｏｕｔ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｇｉｖｅｎ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ． Ｋｅｙ Ｗｏｒ ｄｓ：ＵＨＦ， Ｅｌｅｃｔｒ ｉｃ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｆｉｌｔｅｒ ， Ｍｉｃｒ ｏｓｔｒ ｉｐ， ＡＤＳ
５ 结束语
在设计中发现变容二极管的串联电阻与电感对仿真结果有 较大影响， 因此选择串联电阻较小、Ｑ 值较高的变容管对滤波器 的性能有一定影响， 特别是在回波损耗参数体现上。同时在实 际制版中， 除去微带线打孔接地外， 滤波器与变容二极管元件的 引线电感也会对滤波器性能产生影响。与国内同类文献仿真结 果相比较，文章中滤波器通带损耗与回波损耗较为理想。但在 可调范围上仍存在一定不足。
技
１ 引言
电调谐滤 波 器 在 通 信 、电 子 战 和 电 子 支 援 措 施 系 统 中 有 多 种应用。系统要求滤波器具有高 Ｑ 值和大的可调带宽， 且通带 性能恶化量最小。目前， １ ＧＨｚ 以下频段一般使用集总元件制作 电调滤波器， 其主要原因是在较低频段采用微带线制作滤波器 存在电长度较大， 限制了滤波器的体积。但是， 集总元件存在制 作公差大， 可重复性低的缺陷， 严重制约了滤波器的制造成本与 开发时间； 采用梳状线结构， 通过谐振器上加载较大电容以及加 大基板板材的相对介电常数可以有效减小微带线的长度， 从而 达到减小滤波器体积。
您的论文得到两院院士关注 文章编号：１００８－ ０５７０（２００７）１０－ ２－ ０２８１－ ０２
电子设计
５５０－ ８５０ＭＨｚ 电调谐滤波器研究与设计
Ｓ ｔｕ ｄ ｙ ａ ｎ ｄ Ｄｅ ｓ ｉｇ ｎ ｆｏ ｒ Ｅｌｅ ｃｔｒｉｃ Ｔｕ ｎ ａ ｂ ｌｅ Ｆｉｌｔｅ ｒ ｏ ｆ ５５பைடு நூலகம்－ ８５０ＭＨｚ
为 挂 载 根 文 件 系 统 ， 在 配 置 Ｌｉｎｕｘ 内 核 时 ， 应 支 持 ｒａｍｄｉｓｋ 文件系统， 即把指定的内存区域模拟成磁盘设备。并且在启动 选项（Ｂｏｏｔ ｏｐｔｉｏｎｓ）里设置 ｒａｍｄｉｓｋ 为根文件系统。以下命令为通 过 Ｗｉｎｄｏｗｓ 的超级终端工具下载 Ｌｉｎｕｘ 内核映像和根文件系统 映像到目标板（实验用的是基于 ｓ３ｃ２４１０ 微处理器的开发板）。
新
（１）
式中， ｆ１， ｆ２ 分别为调谐带宽的上下截止频率。 Ｂ、电 长 度 计 算 Ｈｕｎｔｅｒ 和 Ｒｈｏｄｅｓ 提出了滤波 器 电 长 度 设 计 的 方 法 ， 提 出
以下公式：
（２）
上式说明滤波器的瞬时带宽取决于谐振器电长度。ｋ 为与 滤波器形状有关的常数。对上式归一化后得：
（３）
考虑到电长度与频率的线性关系， 等式 ３ 同时说明瞬时带 宽取决于调谐频率。可以通过计算得到当 θ０≈５３°时可以确定滤波 器最大调谐范围， 定义此时电长度为 θｍａｘ。有以下公式：
本 文 作 者 创 新 点 ：电 调 滤 波 器 由 于 其 高 性 能 与 占 用 体 积 小 等优点， 一直是军用无线通信的研究热点之一， 同时也是未来软 件无线电实现的关键。由于其在较低频率上体积难以减小， 目 前国内在 ＵＨＦ 频率上均使用集总元件设计； 这种方法公差大， 可重复性低。本文成功于 ＵＨＦ 频段设计出小体积的电调滤波 器， 且和国内同类相比具有较好的通带性能。 参考文献 ［１］史云涛，钟鹏飞． 变容管电调谐微波带通滤波器的设计［Ｊ］． 内 蒙古大学学报（自然科学版）． １９９６ 年第 ２７ 卷第 １ 期 ［２］Ｈｕｎｔｅｒ， Ｉ． Ｃ， Ｒｈｏｄｅｓ， Ｊ． Ｄ． Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｂａｎｄｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒｓ［Ｊ］． Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ， ＩＥＥＥ． １９８２， ８２． ｐｐ１３５４－ １３６０ ［３］Ｉ． Ｃ． Ｈｕｎｔｅｒ ａｎｄ Ｊ． Ｄ． Ｒｈｏｄｅｓ， Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ ｔｕｎａｂｌｅ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｂａｎｄｐａｓｓｆｉｌｔｅｒｓ ［Ｊ］， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ Ｔｅｃｈ．， ｖｏｌ． ＭＴＴ－ ３０， Ｓｅｐｔ． １９８２．ｐｐ．１３５４–１３６０．
（下转第 ５０ 页）
－ ２８２ － ３６０元 ／ 年 邮局订阅号： ８２－９４６
《现场总线技术应用 ２００ 例》
嵌入式操作系统应用
中 文 核 心 期 刊 《 微 计 算 机 信 息 》（ 嵌 入 式 与 Ｓ ＯＣ ）２００７ 年 第 ２３ 卷 第 １０－２ 期
ｉｍｇ．ｇｚ， 是一压缩文件。
９ 下载映像文件并执行
（空军工程大学）刘 高 黄 国 策
ＬＩＵ ＧＡＯ ＨＵＡＮＧ ＧＵＯＣＥ
摘要：文章 首 先 分 析 电 调 谐 滤 波 器 综 合 ， 给 出 滤 波 器 微 带 线 尺 寸 设 计 公 式 ， 分 析 梳 状 线 电 调 滤 波 器 加 载 集 总 电 容 的 范 围 。并
在 ＡＤＳ 计 算 机 仿 真 软 件 下 对 所 设 计 的 滤 波 器 进 行 设 计 与 仿 真 ， 在 仿 真 过 程 中 贴 近 实 际 情 况 对 微 带 线 的 过 孔 影 响 进 行 仿 真 ，
可见改变该集总电容就可以改变滤波器谐振频率， 文献中推导 出耦合系数随调谐频率改变最小情况下所需电长度。在最优电 长度下整个通带性能较为稳定。
术 创
３ 电调滤波器综合
电调滤波器设计方法可以分成两步。第一步， 是确定所需设 计滤波器的性能参数； 第二步， 是根据该参数设计滤波器， 包含 以下四个步骤：１， 确 定 中 心 频 率 ｆ０； ２， 计 算 谐 振 器 在 频 率 ｆ０ 上 电 长度 θ０； ３， 计算滤波器 瞬 时 带 宽（ΔＢＬ０）４，计 算 在 频 率 ｆ０ 上 调 谐 电 容 ｃＳ０ 的取值范围。根据滤波器的实际情况， 相隔微带线间的耦 合可以忽略， 同时滤波器上只传输 ＴＥＭ 波。滤波器关键参数设 计步骤如下：
４ 设计实例
新
４． １ 设计计算
依照以上滤波器综合方 法 设 计 一 电 调 滤 波 器，ｆ１＝ ４５０ＭＨｚ ，
ｆ２＝ ８５０ＭＨｚ ，ΔＢＬｍｉｎ＝ ４０ＭＨｚ ，ΔＢＬｍａｘ＝５０ＭＨｚ ，Ｌｒ＝－ １０ｄＢ。根据滤波 器的设计指标（表 １），通过文章第三部分介绍的方法，可综合出滤
波器的微带尺寸，如表 ２ 所 示。电路板采用陶瓷基片 Ａ９９ ，相对
０．０３ 欧姆 和 Ｌ＝０．０１ｎＨ 级 联 。 所 以 仿 真 结 果 与 预 期 的 频 率 调 谐 范 围 有 所 偏 差 ， 为 ４８０ＭＨｚ～８３０ＭＨｚ，中 心 频 率 调 谐 范 围 有 所 缩 小，且存在波形差异，这些问题有待进一步解决。
图 ２ 电调滤波器原理图
图 ３ 通带衰减与回波损耗
串联电感 ２ｎＨ．
表 １ 滤波器设计规格
表 ２ 微带线尺寸
４．２ 电路仿真 电路原理图如图 ２ 所示。通带衰减 Ｓ２１ 与回波损耗 Ｓ１１ 如图 ３。图 ３ 所示为在各个调谐电压（ＤＣ） 下的仿真结果。从结果可以 看出，调谐频 率 带 宽 变 化 ４０ＭＨｚ～５５ＭＨｚ ，带 内 插 损 小 于－ １０ｄＢ ， 调谐电压为 ０Ｖ～２０Ｖ。在设计中考虑到微带线打孔， 等效 为 Ｒ＝