数字调谐跳频滤波器在跳频电台中的应用

刘朝锋 苏庆伟 茹宇翔

摘 要：跳频滤波器是一种用于跳频接收机和跳频发射机的数字调谐跳频滤波器。当今电磁信号日益密集、复杂，军方对通信对抗设备的抗 干扰能力要求越来越高。跳频电台作为新一代的通信对抗设备，具有较强的抗干扰、抗截获能力，使其在现代的电子战中显示出巨大的优越性。数字调谐跳频滤波器就是针对新一代通信对抗设备研制的关键部件。它置于设备接收机前端或发射机功率放大器后端，用于信道分割、防阻塞和抑制不需要的电磁信号。因此它在很大程度上决定了设备灵敏度、噪声系数、中频和镜像抑制等重要指标的实现。

关键词：数字调谐 跳频滤波器 PIN管 谐振

1 数字调谐跳频滤波器的主要指标：

数字调谐跳频滤波器是跳频电台的重要组成部分，根据项目的具体使用场合和环境特点，按照GJB规定和整机要求，对于数字调谐跳频滤波器提出以下主要指标要求：

1）载波频率范围：225MHz-512MHz；

2）3dB相对带宽：8%-11%*Fo；

3）选择性：Fo±10%：≥14dB；

4）远端抑制：2*Fo≥60dB；

5） 插入损耗：≤1.2 dB；

6）跳频延时：≤30μs；

7）匹配阻抗：50Ω；

2 数字调谐跳频滤波器的线路方案：

跳频滤波器时利用高压驱动器PIN二极管来切换二进制电容，实现快速频率切换。实质上就是一个连续频率可调的双调谐回路。选用高效能PIN二极管和零温度系数谐振电容，经过多次高低温循环冲击和振动，以及各种环境实验筛选制作而成。

3 数字调谐跳频滤波器中关键重要器件的选用

在原理设计和调试中发现电容和PIN二极管对于滤波器的指标的优劣和可靠性及稳定性影响非常大。首先分析电容的影响，因为跳频滤波器不仅滤除收小信号，更要滤除大功率信号，因此跳频滤波器的功率容量对于网络部分的电容的功率容量成正比。电容射频电流额定值确定有两个标准。第一个标准是电容额定电压，讨论如下。

IP= ，Vpeak=电容额定工作电压，VDC=电容两端直流电压，XC=电容的电抗

射频电流一定不能高于方程1的数值，相反要预留一定的余量，才能保证在高温长时间跳频工作环境下不致损坏。

第二个标准是功率耗散允许的温升。如果知道电容等效串联电阻ESR，最大功率耗散有以下因素决定：热阻，电容等效串联电阻ESR，电容内部允许的最高温度，终端上的焊锡和环氧树脂能承受而不损坏的最高温度。简单地说就是电容因为热阻和等效串联电阻所导致的电容发热是否可以在达到温度热平衡时小于电容内部所允许的温度值，否则电容轻则内部击穿，重则爆裂。其次电容的温度系数（TCC），一般电容的容值随温度的升高而增大，随温度的降低而减小。

4 数字调谐跳频滤波器在电台中的位置及作用

数字调谐跳频滤波器在收、发不同状态下受主控单元的功率等级信号（PM）和发控制信号（PTT）共同控制作用下实现几种数字调谐跳频滤波器不同的接入与接出，内部则采用八位二进制码控制其内部的窄带带通滤波器的与当前电台频率相对应的网络的选通。共址工作是满足复杂电磁环境干扰下的多部电台同车共址工作的最有效解决途径，因此使用具有数字调谐跳频滤波器的超短波跳频电台，使得多部电台可以在同一地理位置共址工作，满足装车组网需要，实现话音和数据在同时同地的收、发多工种的通信。

5 数字调谐跳频滤波器的主要指标在电台连试中的测试方法

5.1 调谐频率范围

参考图1的连接。测试前应对网络分析仪8711进行校准，原则上网络分析仪在每次开机后应校准一次，校准方法：用一根50Ω的射频线将网络分析仪的RF OUT和RF IN两端口连接好之后，按下PRESET键等仪器复位完成后按下CAL键再按下选择键TRANSMISSN后在选择RESPONSE接着选择MEASURE STRANDARD，校准完成。测试时将网络分析仪中的SPAN、CENTER设置为合适的频带范围：（可选择） POWER设置为0 dBm。

按图连接好测试工装和仪器，将滤波器插入测试工装，连接好地址线，电源Vcc与Vbb根据内控指标要求调整好后再连接，防止滤波器损坏。打开测试工装电源开关，按压地址加减按键，地址灯亮为1，不亮的为0，根据内控指标载波频率给出的测试点地址，读取网络分析仪显示的频率值，此值应符合跳频滤波器规定。地址码的计算公式如下：

调谐地址 =

fx 待调谐中心频率；

flow本频率段最低端频率；

fhigh本频率段最高端频率。

5.2 3dB带宽

按图1连接好测试工装和仪器，将滤波器插入测试工装，连接好地址线与电源线，打开测试工装电源开关，将网络分析仪的WIDTHS处于ON，按压地址加减按键，读取网络分析仪显示的3dB带宽值，此值应符合跳频滤波器规定。

5.3 选择性（Fo±10%）

按图1连接好测试工装和仪器，将滤波器插入测试工装，连接好地址线与电源线，打开测试工装电源开关，将网络分析仪的MARKER处于MAX，按壓地址加减按键，读取网络分析仪显示的频率值，以此值作为参考点，然后输入参考点的频率乘以±10%的值，此时网络分析仪显示的即为选择性值，此值应符合跳频滤波器规定。

5.4 远端抑制

按图1连接好测试工装和仪器，将滤波器插入测试工装，连接好地址线与电源线，打开测试工装电源开关，将网络分析仪的MARKER处于MAX，按压地址加减按键，读取网络分析仪显示的频率值，根据内控指标要求，直接输入相应的频率，此时网络分析仪显示的即为远端抑制值，此值应符合跳频滤波器规定。

6 结束语

本论文源于工作中的设计任务，某型车载跳频电台的设计，其中数字调谐跳频滤波器作为收前端和发后端的重要部件，它的设计应用有许多经验和独到之处，通过此论文与大家简单讨论交流。论文首先对设计的数字调谐跳频滤波器的指标进行了介绍，然后对设计数字调谐跳频滤波器所涉及的理论和重要核心器件进行研究和讨论，之后对滤波器在电台中位置和作用煎药论述，最后对数字调谐跳频滤波器的主要指标做了详细测试说明。