vhf可调带通滤波器的分析与设计

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1、目录5．1螺旋滤波器的基本理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯395．1．1螺旋谐振器⋯⋯。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．395．1．2自制螺旋电感⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4l5．1-3耦合螺旋谐振器带通滤波器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯435．2螺旋可调带通滤波器的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．455．3螺旋可调带通滤波器的优化仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯465．4螺旋可调带通滤波器的实物测试⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯475．5小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．51第六章结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯53致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯55参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．56硕士期间发表的论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．59IV第一章绪论1．1可调带通滤波器简介

3、滤波器是通信电子设备中最常用的基本元件之一，国内外早已进行了大量的详细研究。滤波器是一个具有选频功能的二端口网络，它对通带内的信号没有衰减(或衰减很小)，使这部分需要的频率信号得以传输，而对阻带内给予信号很大的抑制而阻止这些信号的传输。随着科学的发展和技术的进步，通信电子设备对滤波器的性能指标提出了更多的需求，促使滤波器技术不断地进行结构的变换、新材料的引入以及设计方法的改进。满足不同应用需求的高性能滤波器的设计仍然是当今无线电技术的关键之一。在军用跳频通信系统中，希望滤波器的中心频率可以在一定范围内进行调节，随着收发信机工作频率的变化而及时变化。理想的可

4、调带通滤波器要求随着中心频率的移动而保持绝对带宽不变。从广义的角度上来看，几乎所有滤波器在本质上都是由电感、电容、互感等基本储能元件构成的谐振回路。因此，理论上任何一种滤波器都可以通过改变谐振器的电抗分量或耦合系数等参数进行调谐，在微波电路中一般采用改变谐振器的结构或在谐振器中插入某种形式的可变电抗的方式实现。当滤波器中的某一个元件为压控元件或者其他形式的可控元件，则整个滤波器就成为中心频率可调的带通滤波器。理想的可调带通滤波器⋯应具备如下特征：(1)具有很宽的频率调节范围和较窄的通带带宽，以及很快的调谐速度；(2)在通带中具有很小的插入损耗，同时在阻带中

5、具有很高的抑制度；(3)在整个调谐的过程中，保持绝对带宽和滤波特性不变；(4)调谐变量与滤波器频率成线性关系，保证滤波器能够实现稳定方便的调谐。所以，实际中的可调带通滤波器除了要具有一般滤波器所要求的低插损、高选择性、大动态范围以外，还有自己的一些特性指标，其中最重要的有：(1)调谐范围：在满足设计要求的插损、带宽、响应失真等指标的前提下，滤波器能达到的最高和最低的中心频率的差值。(2)调谐速度：滤波器响应调谐单位频率所需要的时间。(3)调谐线性度：在整个调谐频率范围内，频率与调谐变量的关系与线性关系的最大偏离度。(4)调谐灵敏度：可以用以下公式表示：77

6、(Afo)：—fo—(X了z)—-丐fo-(X,)(1-1)A2一以1其中Z是调谐变量，厶(五)和石(五)是滤波器分别对应于墨和K的中心频率。一般地，根据调谐方式的不同，可调滤波器可以分为三种：机械调谐、磁调谐和电调东南大学硕士学位论文谐。(1)机械调谐的可调滤波器，一般用于远距离通信和雷达系统，它采用谐振腔结构，通过手调或电机控制腔体改变谐振腔尺寸而改变中心频率，具有较大的功率容量、较高的隔离度和较低的插入损耗，但体积比较大、调谐时间很长，不能满足快速调谐的要求，这使得机械调谐的腔体滤波器在实际应用中受到限制p6

7、。(2)磁调谐可调滤波器【14】主要用于

8、微波毫米波系统，能够实现快速电调谐，但是在Ⅵ邗这样的低频段上难以实现。它一般采用铁氧体介质谐振器或铁电薄膜材料的电容器，原理是中心频率随介质的磁导率的变化而改变，常见的是钇铁柘榴石单晶体(YIG)材料和钛锶钡(BST)薄膜材料【17】。磁Nj．}NYIG滤波器【15】具有极高的无载Q值，很宽的频率调谐范围，好的温度特性，并且功率容量大、谐波抑制好、插损低、可靠性高，但是不能达到很高的调谐速度【13]。BST薄膜技术适用于小型化技术，损耗较大。(3)电调谐可调滤波器，可以实现快速调谐，一般采用变容管【7J、开关电容阵列(如PIN、FET、CMOS)和RFME

9、MS[16】，它的特点是可以根据不同结构实现客户需求的功率容量、调