數(shù)字調諧跳頻濾波器在跳頻電臺中的應用

劉朝鋒 蘇慶偉 茹宇翔

摘 要：跳頻濾波器是一種用于跳頻接收機和跳頻發(fā)射機的數(shù)字調諧跳頻濾波器。當今電磁信號日益密集、復雜，軍方對通信對抗設備的抗 干擾能力要求越來越高。跳頻電臺作為新一代的通信對抗設備，具有較強的抗干擾、抗截獲能力，使其在現(xiàn)代的電子戰(zhàn)中顯示出巨大的優(yōu)越性。數(shù)字調諧跳頻濾波器就是針對新一代通信對抗設備研制的關鍵部件。它置于設備接收機前端或發(fā)射機功率放大器后端，用于信道分割、防阻塞和抑制不需要的電磁信號。因此它在很大程度上決定了設備靈敏度、噪聲系數(shù)、中頻和鏡像抑制等重要指標的實現(xiàn)。

關鍵詞：數(shù)字調諧 跳頻濾波器 PIN管 諧振

1 數(shù)字調諧跳頻濾波器的主要指標：

數(shù)字調諧跳頻濾波器是跳頻電臺的重要組成部分，根據(jù)項目的具體使用場合和環(huán)境特點，按照GJB規(guī)定和整機要求，對于數(shù)字調諧跳頻濾波器提出以下主要指標要求：

1）載波頻率范圍：225MHz-512MHz；

2）3dB相對帶寬：8%-11%*Fo；

3）選擇性：Fo±10%：≥14dB；

4）遠端抑制：2*Fo≥60dB；

5） 插入損耗：≤1.2 dB；

6）跳頻延時：≤30μs；

7）匹配阻抗：50Ω；

2 數(shù)字調諧跳頻濾波器的線路方案：

跳頻濾波器時利用高壓驅動器PIN二極管來切換二進制電容，實現(xiàn)快速頻率切換。實質上就是一個連續(xù)頻率可調的雙調諧回路。選用高效能PIN二極管和零溫度系數(shù)諧振電容，經(jīng)過多次高低溫循環(huán)沖擊和振動，以及各種環(huán)境實驗篩選制作而成。

3 數(shù)字調諧跳頻濾波器中關鍵重要器件的選用

在原理設計和調試中發(fā)現(xiàn)電容和PIN二極管對于濾波器的指標的優(yōu)劣和可靠性及穩(wěn)定性影響非常大。首先分析電容的影響，因為跳頻濾波器不僅濾除收小信號，更要濾除大功率信號，因此跳頻濾波器的功率容量對于網(wǎng)絡部分的電容的功率容量成正比。電容射頻電流額定值確定有兩個標準。第一個標準是電容額定電壓，討論如下。

IP= ，Vpeak=電容額定工作電壓，VDC=電容兩端直流電壓，XC=電容的電抗

射頻電流一定不能高于方程1的數(shù)值，相反要預留一定的余量，才能保證在高溫長時間跳頻工作環(huán)境下不致?lián)p壞。

第二個標準是功率耗散允許的溫升。如果知道電容等效串聯(lián)電阻ESR，最大功率耗散有以下因素決定：熱阻，電容等效串聯(lián)電阻ESR，電容內(nèi)部允許的最高溫度，終端上的焊錫和環(huán)氧樹脂能承受而不損壞的最高溫度。簡單地說就是電容因為熱阻和等效串聯(lián)電阻所導致的電容發(fā)熱是否可以在達到溫度熱平衡時小于電容內(nèi)部所允許的溫度值，否則電容輕則內(nèi)部擊穿，重則爆裂。其次電容的溫度系數(shù)（TCC），一般電容的容值隨溫度的升高而增大，隨溫度的降低而減小。

4 數(shù)字調諧跳頻濾波器在電臺中的位置及作用

數(shù)字調諧跳頻濾波器在收、發(fā)不同狀態(tài)下受主控單元的功率等級信號（PM）和發(fā)控制信號（PTT）共同控制作用下實現(xiàn)幾種數(shù)字調諧跳頻濾波器不同的接入與接出，內(nèi)部則采用八位二進制碼控制其內(nèi)部的窄帶帶通濾波器的與當前電臺頻率相對應的網(wǎng)絡的選通。共址工作是滿足復雜電磁環(huán)境干擾下的多部電臺同車共址工作的最有效解決途徑，因此使用具有數(shù)字調諧跳頻濾波器的超短波跳頻電臺，使得多部電臺可以在同一地理位置共址工作，滿足裝車組網(wǎng)需要，實現(xiàn)話音和數(shù)據(jù)在同時同地的收、發(fā)多工種的通信。

5 數(shù)字調諧跳頻濾波器的主要指標在電臺連試中的測試方法

5.1 調諧頻率范圍

參考圖1的連接。測試前應對網(wǎng)絡分析儀8711進行校準，原則上網(wǎng)絡分析儀在每次開機后應校準一次，校準方法：用一根50Ω的射頻線將網(wǎng)絡分析儀的RF OUT和RF IN兩端口連接好之后，按下PRESET鍵等儀器復位完成后按下CAL鍵再按下選擇鍵TRANSMISSN后在選擇RESPONSE接著選擇MEASURE STRANDARD，校準完成。測試時將網(wǎng)絡分析儀中的SPAN、CENTER設置為合適的頻帶范圍：（可選擇） POWER設置為0 dBm。

按圖連接好測試工裝和儀器，將濾波器插入測試工裝，連接好地址線，電源Vcc與Vbb根據(jù)內(nèi)控指標要求調整好后再連接，防止濾波器損壞。打開測試工裝電源開關，按壓地址加減按鍵，地址燈亮為1，不亮的為0，根據(jù)內(nèi)控指標載波頻率給出的測試點地址，讀取網(wǎng)絡分析儀顯示的頻率值，此值應符合跳頻濾波器規(guī)定。地址碼的計算公式如下：

調諧地址 =

fx 待調諧中心頻率；

flow本頻率段最低端頻率；

fhigh本頻率段最高端頻率。

5.2 3dB帶寬

按圖1連接好測試工裝和儀器，將濾波器插入測試工裝，連接好地址線與電源線，打開測試工裝電源開關，將網(wǎng)絡分析儀的WIDTHS處于ON，按壓地址加減按鍵，讀取網(wǎng)絡分析儀顯示的3dB帶寬值，此值應符合跳頻濾波器規(guī)定。

5.3 選擇性（Fo±10%）

按圖1連接好測試工裝和儀器，將濾波器插入測試工裝，連接好地址線與電源線，打開測試工裝電源開關，將網(wǎng)絡分析儀的MARKER處于MAX，按壓地址加減按鍵，讀取網(wǎng)絡分析儀顯示的頻率值，以此值作為參考點，然后輸入?yún)⒖键c的頻率乘以±10%的值，此時網(wǎng)絡分析儀顯示的即為選擇性值，此值應符合跳頻濾波器規(guī)定。

5.4 遠端抑制

按圖1連接好測試工裝和儀器，將濾波器插入測試工裝，連接好地址線與電源線，打開測試工裝電源開關，將網(wǎng)絡分析儀的MARKER處于MAX，按壓地址加減按鍵，讀取網(wǎng)絡分析儀顯示的頻率值，根據(jù)內(nèi)控指標要求，直接輸入相應的頻率，此時網(wǎng)絡分析儀顯示的即為遠端抑制值，此值應符合跳頻濾波器規(guī)定。

6 結束語

本論文源于工作中的設計任務，某型車載跳頻電臺的設計，其中數(shù)字調諧跳頻濾波器作為收前端和發(fā)后端的重要部件，它的設計應用有許多經(jīng)驗和獨到之處，通過此論文與大家簡單討論交流。論文首先對設計的數(shù)字調諧跳頻濾波器的指標進行了介紹，然后對設計數(shù)字調諧跳頻濾波器所涉及的理論和重要核心器件進行研究和討論，之后對濾波器在電臺中位置和作用煎藥論述，最后對數(shù)字調諧跳頻濾波器的主要指標做了詳細測試說明。