超短波共址濾波器設計

【摘要】 為解決車載通信系統(tǒng)上多部超短波電臺相互之間的共址干擾問題，采用了數(shù)字電路和模擬電路相結(jié)合的設計方法，提出了超短波共址濾波器的設計方案，介紹了其工作原理、電路設計及簡單應用。通過驗證設計結(jié)果，證明了設計方案可行有效。

【關鍵詞】 車載通信 超短波電臺 共址濾波器 跳頻 PIN二極管

引言

為了適應現(xiàn)代戰(zhàn)爭的要求，車載通信系統(tǒng)上一般同時裝配多部短波、超短波電臺[1]，這些電臺近距離同時工作，將出現(xiàn)嚴重的共址干擾問題[2]。使用大功率的共址濾波器解決共址干擾問題成為了新的研究熱點，而現(xiàn)有超短波共址濾波器插入損耗大、輸入功率小、調(diào)諧速度慢、體積大，濾波效果不好。本文采用了數(shù)字電路和模擬電路電相結(jié)合的設計方法，提出了一種超短波共址濾波器的設計方案，克服了現(xiàn)有共址濾波器的技術缺陷，經(jīng)過驗證滿足了車載通信的使用要求。

一、工作原理

本文介紹的超短波共址濾波器（以下簡稱濾波器），工作頻率為30MHz～88MHz，設置在具有控制濾波器工作的發(fā)射機內(nèi)，由數(shù)字控制電路、高壓驅(qū)動電路、LC諧振電路組成，通過控制電路計算濾波器中心頻率的參數(shù)，由功率型PIN二極管實現(xiàn)諧振電路中所需參數(shù)的接入，達到跳頻濾波器輸出的目的[3、4]。濾波器以25kHz為跳頻步進，共計2320個頻點。其工作原理框圖如圖1所示。

二、電路設計

2.1 數(shù)字控制電路

數(shù)字控制電路由可編程邏輯芯片和串并轉(zhuǎn)換電路組成，用于接收發(fā)射機的控制命令，控制高壓驅(qū)動電路工作[3]。

數(shù)字控制電路接收到發(fā)射機的串行控制命令SCL和SDA后，先以串行方式讀取可編程邏輯芯片中的數(shù)據(jù)T1～T8，再將串行數(shù)據(jù)T1～T8傳送給串并轉(zhuǎn)換電路，然后輸出八位并行調(diào)諧碼T1～T8控制高壓驅(qū)動電路完成高低電平的轉(zhuǎn)換。

2.2 高壓驅(qū)動電路

高壓驅(qū)動電路由大功率、高耐壓、小電流的高速二極管、場效應晶體管、功率電阻組成，完成高速電平轉(zhuǎn)換的功能，輸出特定的高低電平，控制LC諧振電路工作[3]。

數(shù)字控制電路輸出8位并行調(diào)諧碼T1～T8，高壓驅(qū)動電路則需進行電平轉(zhuǎn)換輸出8位并行調(diào)諧碼D1～D8。當數(shù)字控制電路輸出控制碼為低電平“0”時，驅(qū)動電路輸出400V；當數(shù)字控制電路輸出控制碼為高電平“1”時，驅(qū)動電路輸出-3.3V。

2.3 LC諧振電路

LC諧振電路由扼流圈、大功率PIN二極管、精密電容和空心的調(diào)諧電感組成八路雙調(diào)諧LC回路，產(chǎn)生諧振頻率，實現(xiàn)濾波功能[3]。

驅(qū)動電路輸出400V時，LC諧振回路的PIN二極管截止，精密電容不接入諧振回路，不參與振蕩；當驅(qū)動電路輸出-3.3V時，LC諧振回路的PIN二極管導通，精密電容接入諧振回路，參與振蕩。八路驅(qū)動電路輸出不同的高低電平D1～D8，控制8路PIN二極管陣列的導通或截止，實現(xiàn)8路精密電容接入或退出諧振電路，來產(chǎn)生不同的諧振頻率，從而達到跳頻濾波的目的。

三、設計結(jié)果

按照上述設計方案，研制了濾波器樣品，經(jīng)測試，濾波器插入損耗小，工作帶寬寬，阻抗特性好，定頻工作時，最大輸入功率達100W。其余指標如下：

1）通帶寬度：≥0.9MHz。

2）插入損耗：≤1.5dB。

3）輸入輸出駐波比：<1.5。

4）跳頻速度：≤80μS。

圖2、圖3分別是中心頻率30MHz和88MHz時矢量網(wǎng)絡分析儀上的測試結(jié)果。

四、應用驗證

將濾波器應用于超短波電臺發(fā)射機功放輸出端，在跳頻狀態(tài)下長時間工作，濾波器輸出平均功率大50W以上；應用于車載通信系統(tǒng)中，濾波器能夠濾除本地發(fā)射機通道帶外噪聲和諧波，減小了對其它接收機的影響，并防止其它發(fā)射機的干擾信號進入本地發(fā)射機，提高了車載通信系統(tǒng)的電磁兼容能力，滿足系統(tǒng)使用需要。

五、結(jié)論

本文針對車載通信系統(tǒng)的共址干擾問題，提出了超短波共址濾波器的設計方案，該濾波器控制方式較為簡單，具有輸入功率高、跳頻速度塊、插入損耗小、抗干擾能力強等特點，通過應用驗證，解決了車載設備上多部超短波電臺相互之間通信帶來的干擾問題，很適合大功率下跳頻通信的需要。隨著通信技術的不斷進步，超短波共址濾波器將向大功率、小型化、高可靠性的方向持續(xù)發(fā)展。

參 考 文 獻

[1] 陳吉文，劉巍巍.車載通信直擴電臺共址干擾分析與抑制方法[J].電子質(zhì)量，2010，（1）：67-69.

[2] 王偉勤.跳頻通信電臺共址干擾及其抑制技術[J].電訊技術，2011，51（7）：178-182.

[3] 楊愛軍，龍拉懷，趙艷，等.一種超短波共址濾波器[P]. 中國.ZL 2013 2 0293052.3， 2014-2-5.

[4] 楊愛軍，龍拉懷，趙艷，等.一種小型化共址濾波器[P].中國.ZL 2014 2 0422212.4， 2015-1-7.