数字电调滤波器方案

数字电调滤波器方案设计

1.设计原理

1.1 数字电调滤波器组成

数字电调滤波器主要由腔体滤波器滤波器(谐振及输入输出匹配电路)、伺服电机阵列、驱动电路及控制组成，框图如图1 所示。

图1 数字电调滤波器原理图

数字电调滤波器是通过控制腔体耦合器的每个谐振杆的深入腔体长度实现滤波器工作频率的变化。驱动电路接受来之控制信号的输入，控制伺服电机带动谐振杆转动，完成了中心频率在1020 MHz ～1160MHz 频率范围内的缓慢跳变。

1.2 电路原理

设计指标：

①中心频率1020MHz ～ 1160MHz 可调；

②3dB 带宽5MHz ±1MHz ；

③中心插损小于0.7 dB；

④带外抑制≥40dB@f0±60MHz；

通常, 电调滤波器采用双极点调谐电路,谐振回路分为串联谐振回路和并联谐振回路, 通过电感或电容进行耦合。通过改变调谐回路中的电容值可方便地调节带通滤波器的中心频率, 从而达到跟踪滤波的目的。本文采用的电调滤波器采用了并联谐振回路, 用电容进行耦合, 在Genesys 电路仿真软件环境中构建电路如图2 所示。C3是腔体间耦合分布电容; C1、C2是谐振腔调谐回路中的集总电容, 采用伺服电机阵列的方式实现耦合谐振杆电容可变。在输入和输出端分别串联一个电感, 这样能更好地对输入和输出阻抗进行匹配。

图2 滤波器电路原理图

2.仿真结果

由腔体滤波器理论设计知道, 腔体谐振杆长度小于1/4λ，故谐振杆采用直径10mm，长度34mm的谐振柱，整体腔体尺寸为76mm×76mm×35mm。。在CST 软件中对设计的轴向腔体滤波器进行仿真, 中心频率为1090MHz 的情况下, 仿真并优化后的结果如图3 所示, 3dB 带宽5MHz , 带外抑制43dB@f0±60MHz。由仿真看出, 谐振杆深入距离从0mm~25mm覆盖700MHz～1200MHz 频率范围。由仿真图3

看出, 整体插损小于0.4dB，带外抑制度大于43dB，满足滤波器设计需求。

图3 仿真结果图