超短波共址濾波器設(shè)計(jì)

【摘要】 為解決車載通信系統(tǒng)上多部超短波電臺(tái)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(shè)計(jì)方法，提出了超短波共址濾波器的設(shè)計(jì)方案，介紹了其工作原理、電路設(shè)計(jì)及簡(jiǎn)單應(yīng)用。通過驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果，證明了設(shè)計(jì)方案可行有效。

【關(guān)鍵詞】 車載通信 超短波電臺(tái) 共址濾波器 跳頻 PIN二極管

引言

為了適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的要求，車載通信系統(tǒng)上一般同時(shí)裝配多部短波、超短波電臺(tái)[1]，這些電臺(tái)近距離同時(shí)工作，將出現(xiàn)嚴(yán)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(diǎn)，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(shè)計(jì)方法，提出了一種超短波共址濾波器的設(shè)計(jì)方案，克服了現(xiàn)有共址濾波器的技術(shù)缺陷，經(jīng)過驗(yàn)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(jiǎn)稱濾波器），工作頻率為30MHz～88MHz，設(shè)置在具有控制濾波器工作的發(fā)射機(jī)內(nèi)，由數(shù)字控制電路、高壓驅(qū)動(dòng)電路、LC諧振電路組成，通過控制電路計(jì)算濾波器中心頻率的參數(shù)，由功率型PIN二極管實(shí)現(xiàn)諧振電路中所需參數(shù)的接入，達(dá)到跳頻濾波器輸出的目的[3、4]。濾波器以25kHz為跳頻步進(jìn)，共計(jì)2320個(gè)頻點(diǎn)。其工作原理框圖如圖1所示。

二、電路設(shè)計(jì)

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(jī)的控制命令，控制高壓驅(qū)動(dòng)電路工作[3]。

數(shù)字控制電路接收到發(fā)射機(jī)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(dòng)電路完成高低電平的轉(zhuǎn)換。

2.2 高壓驅(qū)動(dòng)電路

高壓驅(qū)動(dòng)電路由大功率、高耐壓、小電流的高速二極管、場(chǎng)效應(yīng)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(dòng)電路則需進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換輸出8位并行調(diào)諧碼D1～D8。當(dāng)數(shù)字控制電路輸出控制碼為低電平“0”時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路輸出400V；當(dāng)數(shù)字控制電路輸出控制碼為高電平“1”時(shí)，驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)濾波功能[3]。

驅(qū)動(dòng)電路輸出400V時(shí)，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(dāng)驅(qū)動(dòng)電路輸出-3.3V時(shí)，LC諧振回路的PIN二極管導(dǎo)通，精密電容接入諧振回路，參與振蕩。八路驅(qū)動(dòng)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(dǎo)通或截止，實(shí)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(dá)到跳頻濾波的目的。

三、設(shè)計(jì)結(jié)果

按照上述設(shè)計(jì)方案，研制了濾波器樣品，經(jīng)測(cè)試，濾波器插入損耗小，工作帶寬寬，阻抗特性好，定頻工作時(shí)，最大輸入功率達(dá)100W。其余指標(biāo)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(shí)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上的測(cè)試結(jié)果。

四、應(yīng)用驗(yàn)證

將濾波器應(yīng)用于超短波電臺(tái)發(fā)射機(jī)功放輸出端，在跳頻狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間工作，濾波器輸出平均功率大50W以上；應(yīng)用于車載通信系統(tǒng)中，濾波器能夠?yàn)V除本地發(fā)射機(jī)通道帶外噪聲和諧波，減小了對(duì)其它接收機(jī)的影響，并防止其它發(fā)射機(jī)的干擾信號(hào)進(jìn)入本地發(fā)射機(jī)，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(duì)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(shè)計(jì)方案，該濾波器控制方式較為簡(jiǎn)單，具有輸入功率高、跳頻速度塊、插入損耗小、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，通過應(yīng)用驗(yàn)證，解決了車載設(shè)備上多部超短波電臺(tái)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(shù)的不斷進(jìn)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(xiàn)

[1] 陳吉文，劉巍巍.車載通信直擴(kuò)電臺(tái)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(tái)共址干擾及其抑制技術(shù)[J].電訊技術(shù)，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(guó).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(guó).ZL 2014 2 0422212.4， 2015-1-7.