基本介紹
- 中文名：電調濾波器
- 外文名：electrically tunable filter
- 性能特點：高Q變容管，高Q電感，快速調諧
- 調諧電壓：1-15V（DC），無需其它電源
- 最大輸入功率：30dBm
主要作用,性能參數,自動校頻技術,相關產品,原理介紹,設計實例,
主要作用
整機使用電調濾波器/數控跳頻濾波器後，整機的動態範圍，接收機靈敏度，發射機的作用距離都會得到極大的提高。偏離f0的干擾信號被窄帶帶通濾波器濾除，提高了整機抗干擾能力，濾波器電調或數控跳頻速度越快，抗干擾能力越優越。
性能參數
高Q變容管，高Q電感，快速調諧、調諧電壓1-15V（DC），無需其它電源。
輸入電平≤+10dBm；
調諧速度≤60uS；
典型2~3倍頻程移動範圍，分段覆蓋30~1000MHz；
3dB相對頻寬5~10%；
矩形係數≤7；
中心插損2~7 dB；
最大駐波比≤2；
各段插損起伏≤2 dB；
雙調諧切比雪夫類型回響滿足軍用工作環境要求：-55℃～+85℃。
最大輸入功率：30dBm；
工作溫度範圍：-55℃~+85℃；
儲存溫度範圍：-65℃~+125℃。
自動校頻技術
傳統的電調濾波器一般採用步進電機帶動濾波器調諧桿，通過調諧桿的長度變化來實現頻率變化，步進電機的驅動脈衝數與濾波器的頻率一一對應，即可實現電調濾波器的頻率調諧功能。由於電調濾波器是一種機械傳動結構，隨著腔體、傳動、回零、調諧桿以及溫度等的變化，脈衝數與頻率對應關係變差，導致通信裝備使用故障甚至癱瘓。從電調濾波器的工作原理出發，提出了一套電調濾波器自動校頻程式，在通信設備中運行該專用程式，即可實現電調濾波器的頻率校準與記憶，從而徹底解決電調濾波器的頻率偏移問題。
電調濾波器組成
以微波腔體電調濾波器為例，電調濾波器由腔體濾波器、步進電機、驅動電路和傳動裝置等部分組成。
電調濾波器調諧原理
根據工作頻段、功率容量以及電調濾波器的實現難易程度，腔體選擇 λ/4 同軸腔結構，工作頻率隨著內導體長度的增加，頻率由高到低逐漸變化。
內導體的長度與頻率成單調一一對應關係，通過改變內導體的長度就可以改變濾波器工作頻率。
電調濾波器自動校頻
為了能夠在更高頻率上正常使用電調濾波器，提出了一套自動校頻方法，該方法不再依賴脈衝數與頻率的對應表格，而是通過現場測試電調濾波器的通帶特性，將實時測試的通帶特性與實時脈衝數一一對應，通過分析脈衝數在通帶內的分布情況，實時驅動步進電機到達濾波器的通帶範圍，實現電調濾波器的自動校頻。
1、 在 TDD 設備中的自動校頻技術：
TDD 設備採用時分雙工方式，射頻前端採用電調濾波器，當需要進行自動校頻時，設備監控執行自動校頻。
預置發頻率到指定頻率，判斷頻率是否改變，若改變，則將發信機改為該頻率單載波波形，功率放大器置於最小輸出電平，設備設為射頻自環狀態，天線口接匹配負載，實時檢測接收電平，確定預設電平門限L( 典型值) 。
如果是首次開機，則驅動步進電機向歸零方向調諧，在此過程中，如果出現超過預設電平門限L值，則從該時刻開始計數脈衝數，直至再次出現電平門限L，停止計數。將計數N 除以 2，反方向驅動電機N /2 脈衝，濾波器調諧完成； 如果只出現一次電平門限 L 值，則從歸零點反方向連續傳送脈衝信號，出現2 次 L 電平，按照以上算法對準。
如果監控記憶有上次頻率值，則計算頻率差Δ( 新頻率 － 舊頻率) ，當 Δ 為負，則向歸零方向驅動電機； 當 Δ 為正，則向相反方向驅動電機，在此過程中，如果出現超過預設電平門限L 值，則從該時刻開始計數脈衝數，直至再次出現電平門限，停止計數。將計數N 除以 2，反方向驅動電機走 N /2 脈衝，濾波器改頻完成。
而後，監控按照逆向操作，回復改頻前各個單元的狀態，自動校頻完成。
2、 在 FDD 設備中的自動校頻技術：
FDD 設備採用時分雙工方式，有收發電調濾波器構成雙工器，需要分別進行收發電調濾波器的自動校頻才能夠完成設備頻率改變。
與 TDD 設備相比，發電調濾波器自動對準時的流程基本相似； 而收濾波器則需要藉助發信機信號作為源，對收濾波器進行自動頻率對準，由於收發頻率不同，需要採用 FDD 射頻自環的移頻模組來實現設備監控執行自動校頻程式，其他原理則相同。
相關產品
介紹一種利用變容二極體設計的電調濾波器。該電調濾波器是利用變容二極體的特性來設計的，是一種小型帶通濾波器，具有低插損、高選擇性、體積小的特點。以一個30Mhz～90Mhz的電調濾波器為例，詳細介紹了此類濾波器的設計方法。經此方案設計的電調濾波器可以達到令人滿意的指標要求，濾波效果好，具有非常良好的實用價值。
原理介紹
要利用變容二極體來設計電調濾波器，變容二極體又稱為可變電抗二極體，是一種利用PN結反向偏置的勢壘電容構成的可控電容的二極體，在高頻調諧等電路中通常被當作可變電容器使用。當外加的反偏電壓減小時，變容二極體的容值會增加，當外加的反偏電壓增大時，變容二極體的容值會減小。當變容二極體串聯或並聯一個電容，可以調整其電容變化的斜率，使之能更適合實際套用。
電調濾波器實際就是利用變容二極體的上述特性，使輸入電壓增加或減小，改變二極體的容值大小，從而實現頻率的改變，達到改變電壓就實現調諧頻率的目的。
設計實例
介紹一種30Mhz～90Mhz的電調濾波器的設計實例。該濾波器設計指標如下：
(1)調諧頻率：30Mhz～90Mhz；
(2)通帶插損：≤3dB；
(3)-3dB頻寬：3.3Mhz～9.9Mhz；
(4)矩形係數：≤7：1；
(5)最大駐波比：2：1；
(6)遠端抑制(2fo)：≥50dB；
(7)調諧電壓：0V—15V；
(8)尺寸結構：15mm×12mm×7mm。
在設計過程中，選擇合適的變容二極體。在調諧電壓0V～15V要求下 ， 選擇的變容二極體要工作在30Mhz～90Mhz。選擇了PHILIPS公司的變容二極體BB153來實現。BB153的耐壓最高可達32V，斜率為15，當它工作頻率在1Mhz時，工作電壓為1V時的容值在39pF，工作電壓為10V時的容值在7.5pF。另外，該電調濾波器的接入電阻選擇阻值為10kΩ的，接地電容需要考慮濾波器的頻率，選擇0.01nF，耦合電感選擇高Q值的電感來實現。通常為了達到更高的調諧速度，可以將接入電阻減小來實現。
元器件的選擇會影響濾波器的性能指標，會引起通帶插損的變差，阻帶插損也會變差。所以在元器件的選擇上都選取了高Q值的變容二極體和電感線圈。
在實際加電測試中，需要根據濾波器的性能指標調節耦合電感的大小，使其工作在合適的頻率範圍內。若在測試中頻率範圍有所不同，可在固定低端頻率和電壓的情況下，調節高端頻率時適當給變容二極體增加1pF～2pF的電容。
另外，該濾波器的尺寸較小，在繪製印製板時要緊湊合理，要充分考慮到各個元器件之間的距離。
