一款基于ADS仿真軟件設(shè)計(jì)的L頻段同軸介質(zhì)諧振器型電調(diào)濾波器

寧濤

摘 要：針對實(shí)際工程應(yīng)用中L頻段接收或發(fā)射信道有較高的選頻濾波要求，加之設(shè)備小型化要求中有嚴(yán)格的體積限制，不能使用寬帶濾波器和較大體積的濾波器，采用電調(diào)濾波器是一個不錯的選擇。然而傳統(tǒng)電調(diào)濾波器采用的諧振電路中的電感在L頻段使用時，會出現(xiàn)很多問題，影響產(chǎn)品性能。本文就針對這一問題，提出了一種同軸介質(zhì)諧振器型電調(diào)濾波器，并采用ADS（Advanced Design System）進(jìn)行了研發(fā)初期的仿真分析，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量和研發(fā)效率。

關(guān)鍵詞：電調(diào)濾波器;同軸介質(zhì)諧振器;ADS;L頻段;EDA設(shè)計(jì)

1 引言

電調(diào)濾波器在通信系統(tǒng)中具有重要的地位，廣泛應(yīng)用于電臺通信、測量測繪、雷達(dá)技術(shù)以及電子對抗技術(shù)等領(lǐng)域，提高發(fā)射和接收相關(guān)性能指標(biāo)。在射頻發(fā)射信道或接收信道中，需要在射頻信號放大前進(jìn)行選頻濾波，抑制干擾、雜散、交調(diào)等無用信號，防止這些無用信號被后級的放大器放大，影響設(shè)備整體性能。電調(diào)濾波器是通過動態(tài)可調(diào)整的電壓對濾波器的選通頻點(diǎn)進(jìn)行動態(tài)選擇，并有體積小、選擇性較高的特點(diǎn)。

本文涉及的是一種應(yīng)用在L頻段的電調(diào)濾波器。頻率較低時電調(diào)濾波器一般是由n組電感線圈、變?nèi)荻O管和高Q電容組成的調(diào)諧回路組成，利用改變變?nèi)荻O管的反向偏置電壓來控制帶通濾波器的選通頻率，來實(shí)現(xiàn)信道中選通有用信號、衰減帶外無用信號的作用。由于在L頻段應(yīng)用普通電感線圈會因?yàn)殡姼蠶值不高的特性而影響電調(diào)濾波器整體指標(biāo)，進(jìn)而不能達(dá)到通信設(shè)備對信道的指標(biāo)要求，造成接收靈敏度降低，發(fā)射雜散抑制指標(biāo)不達(dá)標(biāo)等問題。

ADS軟件是美國Agilent公司推出的電路和系統(tǒng)分析軟件，可實(shí)現(xiàn)包括時域和頻域、線性和非線性、模擬和數(shù)字、器件級和系統(tǒng)級等多方面仿真，解決了射頻電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域困擾設(shè)計(jì)工程師的大多數(shù)問題，是一款強(qiáng)大的射頻電路設(shè)計(jì)與仿真工具軟件。本文將采用ADS（Advanced Design System）輔助設(shè)計(jì)軟件，對一款L頻段同軸介質(zhì)諧振器型電調(diào)濾波器進(jìn)行仿真應(yīng)分析旨在提供一種利用ADS仿真軟件進(jìn)行高頻段同軸介質(zhì)諧振器型電調(diào)濾波器設(shè)計(jì)的思路和方法，從而減少設(shè)計(jì)迭代，提高設(shè)計(jì)速度。

2 電調(diào)濾波器設(shè)計(jì)思路

本文電調(diào)濾波器工作在L頻段，不采用傳統(tǒng)的電感和電容作為諧振器件，而是采用同軸介質(zhì)諧振器，它的等效電路如圖1所示。同軸介質(zhì)諧振器應(yīng)用大多是VCO、固定濾波器等。由于同軸介質(zhì)諧振器本身Q值較高，所以配合變?nèi)荻O管組成的電調(diào)濾波器的選擇性、插入損耗等指標(biāo)較優(yōu)。電調(diào)濾波器根據(jù)組成它的諧振器組的個數(shù)，可分為單調(diào)諧濾波器、雙調(diào)諧濾波器、多調(diào)諧濾波器等。根據(jù)工程設(shè)計(jì)實(shí)際需要和系統(tǒng)的指標(biāo)要求，可對電調(diào)濾波器的諧振器組個數(shù)進(jìn)行確定。諧振器多了，選頻性能會更好，但會帶來更大的插入損耗和調(diào)試難度。

本文設(shè)計(jì)的L頻段濾波器的指標(biāo)是：

（1）對頻段的劃分是1GHz～1.42GHz、1.42GHz～1.7GHz和1.7GHz～2GHz;

（2）輸入輸出阻抗為50歐姆;

（3）插入損耗設(shè)計(jì)值為不大于4dB;

（4）3dB帶寬≥8%;

（5）矩形系數(shù)（30dB：3dB）≤7.5。

這里我們只選取1.42GHz～1.7GHz進(jìn)行仿真，ADS仿真圖見圖4所示。其它波段同理。

4 設(shè)計(jì)總結(jié)

經(jīng)過對電調(diào)濾波器工程實(shí)物的測試，指標(biāo)滿足濾波器設(shè)計(jì)要求，指標(biāo)達(dá)標(biāo)。本文通過同軸介質(zhì)諧振器型電調(diào)濾波器的實(shí)際應(yīng)用對濾波器的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了講解，并給出了采用同軸介質(zhì)諧振器這種器件設(shè)計(jì)的三調(diào)諧電調(diào)濾波器原理圖，同時也給出了ADS仿真設(shè)計(jì)方法和仿真結(jié)果。另外需要指出的是在進(jìn)行L頻段或更高頻濾波器設(shè)計(jì)中，印制板所帶來的寄生參數(shù)對濾波器性能指標(biāo)影響較大，應(yīng)對電調(diào)濾波器進(jìn)行板級仿真，減少設(shè)計(jì)迭代。

參考文獻(xiàn)

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