數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射機的數字調諧跳頻濾波器。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，使其在現代的電子戰中顯示出巨大的優越性。數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、中頻和鏡像抑制等重要指標的實現。

關鍵詞：數字調諧 跳頻濾波器 PIN管 諧振

1 數字調諧跳頻濾波器的主要指標：

數字調諧跳頻濾波器是跳頻電臺的重要組成部分，根據項目的具體使用場合和環境特點，按照GJB規定和整機要求，對于數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，實現快速頻率切換。實質上就是一個連續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諧振電容，經過多次高低溫循環沖擊和振動，以及各種環境實驗篩選制作而成。

3 數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現電容和PIN二極管對于濾波器的指標的優劣和可靠性及穩定性影響非常大。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境下不致損壞。

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電阻ESR，最大功率耗散有以下因素決定：熱阻，電容等效串聯電阻ESR，電容內部允許的最高溫度，終端上的焊錫和環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電阻所導致的電容發熱是否可以在達到溫度熱平衡時小于電容內部所允許的溫度值，否則電容輕則內部擊穿，重則爆裂。其次電容的溫度系數（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 數字調諧跳頻濾波器在電臺中的位置及作用

數字調諧跳頻濾波器在收、發不同狀態下受主控單元的功率等級信號（PM）和發控制信號（PTT）共同控制作用下實現幾種數字調諧跳頻濾波器不同的接入與接出，內部則采用八位二進制碼控制其內部的窄帶帶通濾波器的與當前電臺頻率相對應的網絡的選通。共址工作是滿足復雜電磁環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，滿足裝車組網需要，實現話音和數據在同時同地的收、發多工種的通信。

5 數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。測試前應對網絡分析儀8711進行校準，原則上網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根據內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，根據內控指標載波頻率給出的測試點地址，讀取網絡分析儀顯示的頻率值，此值應符合跳頻濾波器規定。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，將網絡分析儀的WIDTHS處于ON，按壓地址加減按鍵，讀取網絡分析儀顯示的3dB帶寬值，此值應符合跳頻濾波器規定。

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，將網絡分析儀的MARKER處于MAX，按壓地址加減按鍵，讀取網絡分析儀顯示的頻率值，以此值作為參考點，然后輸入參考點的頻率乘以±10%的值，此時網絡分析儀顯示的即為選擇性值，此值應符合跳頻濾波器規定。

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，將網絡分析儀的MARKER處于MAX，按壓地址加減按鍵，讀取網絡分析儀顯示的頻率值，根據內控指標要求，直接輸入相應的頻率，此時網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，其中數字調諧跳頻濾波器作為收前端和發后端的重要部件，它的設計應用有許多經驗和獨到之處，通過此論文與大家簡單討論交流。論文首先對設計的數字調諧跳頻濾波器的指標進行了介紹，然后對設計數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，最后對數字調諧跳頻濾波器的主要指標做了詳細測試說明。