一种基于共址滤波器解决同址多台的方法

潘耿峰

（广州海格通信集团股份有限公司，广东 广州 510663）

一种基于共址滤波器解决同址多台的方法

潘耿峰

（广州海格通信集团股份有限公司，广东 广州 510663）

通过对X电台的同址多台问题进行详细分析，提出了一种滤波的解决方法，根据电台指标分析其可行性，并详细说明应用于X电台共址滤波器模块的原理、滤波器仿真以及生产调试的经验方法。

同址多台共址滤波滤波器仿真

1　引言

X电台集成2个能与A军电台通信的A通道（30—90MHz）、1个能与B军电台通信的B通道（30—90MHz）和1个能与C军电台通信的C通道（100—400MHz）为一体，对应4个通道模块和4根天线，既能单独和A军、B军或C军电台通信，又能实现不同兵种、不同体系之间的连接作用，使原本不能通信的A军电台、B军电台和C军电台能够相互通信。在用户装车试验中发现，当4个通道同时工作时，存在通道间相互干扰，不能同时进行通信。

2　原理分析

为解决跳频同台多机问题，项目组进行电台装车仿真实验。天线间距如图1所示，4个天线各安装在通信车的4个角上。

图1　天线装车图

通过试验分析，发现X电台存在典型的同址多台问题，具体如下：

（1）发射信号阻塞接收信号。由于天线间距短，接收天线与发射天线间信号耦合很强，如表1所示。当天线间距为1.2m时，天线间的隔离度在90MHz频率时为24dB，在30MHz频率时只有10dB，因此发射信号阻塞接收通道前级低噪放，噪声系数增加，产生非线性，使接收通道不能正常工作。

表1　不同频率下的天线隔离度

（2）发射杂散及谐波落入接收频段，干扰接收通道，使之不能正常工作。

（3）当电台2个通道发射、1个通道接收时，2个发射频率的互调产物落入接收频段，干扰接收通道，使之不能正常工作。

（4）发射信号的宽带噪声以及2个发射频率的互调产物搬移到接收频点的宽带噪声，干扰微弱接收信号。

综合上述问题，其中以电台2个通道发射时产生的互调问题最难解决，因为2个发射信号的互调可在发射通道的功放处产生，也可在接收通道放大器产生。并且因互调产物而搬移的发射宽带噪声几乎覆盖整个通信频段，淹没远处发射过来的接收信号。

3　解决思路

解决同址多台问题的最根本问题是增加天线间的隔离度，最简单的方法是增加天线的距离，但由于电台装车要求，天线距离是固定的。另外一个方法是通过滤波器来增加天线间的隔离度，2个天线不同时工作在相同频率，假设天线1工作在频率30MHz处、天线2工作在频率40MHz处，在天线1增加带通滤波器，其中心频率为30MHz，在40MHz处的抑制为40dB，则天线2的发射功率在天线1处将被滤波器抑制40dB，相当于天线间的隔离度增加了40dB。

4　指标分析

假设滤波器带外抑制为40dB，根据X电台实际通信指标，分析增加滤波器之后射频通道间的相互干扰问题。

（1）抗阻塞干扰。如图2所示，X电台发射功率为20W（43dBm），滤波器隔离度为40dB，天线隔离度为10dB，则进入接收通道信号电平为-7dBm，X电台接收通道灵敏度电平为-117dBm，在10MHz处双信号选择性为110dB，此时要求收发频率间隔为10MHz。

图2　阻塞干扰、杂散抑制和宽带噪声分析图

（2）杂散抑制。如图2所示，根据上文要求收发频率间隔为10MHz，则要求发射信号在10MHz的杂散抑制大于110dB。

（3）谐波抑制。如图3所示，X电台发射谐波抑制要求大于50dB，则要求发射频率的谐波点偏离接收频点500kHz以上（接收通道在500kHz处双信号选择性指标为60dB）。

（4）互调抑制。如图4所示，假设互调产物在其中一个发射通道的功放处产生，功放在43dBm输出时的互调抑制指标为25dB，则要求其三阶互调频率偏离接收频点50kHz以上（接收通道在500kHz处双信号选择性指标为35dB）。其他阶数的互调产物基本抑制到灵敏度电平以下；而因互调产物而产生的宽带噪声搬移，基本可抑制到灵敏度电平以下。

图3　谐波抑制分析图

图4　互调抑制分析图

（5）宽带噪声。如图2所示，信号带宽为16kHz，收发频率间隔为10MHz，则要求发射信号在10MHz处的宽带噪声大于110dBc/16kHz，即109dBm/Hz。

根据上述推算结果，若滤波器带外抑制为40dB，需对X电台预先进行如下频率规划：

（1）收发频率间隔10MHz以上。

（2）发射二次谐波间隔接收频率500kHz以上。

（3）发射三阶互调产物间隔接收频率50kHz以上。

在频率规划时应考虑上述要求，避免产生有冲突的频率设置；结合LC滤波器的工程化性能，将通信频段30—90MHz等分为6个频段，对应设置6个带通滤波器，每个滤波器通带为10MHz、过渡带为10MHz、带外抑制为40dB。如图5所示，要求同时2个射频通道工作在不相邻的2 个频段内（图中实线滤波器所示），则满足收发频率间隔10MHz以上。

图5　频段划分图

5　共址滤波模块设计

根据上述思路，在X电台增加一个共址滤波器模块，如图6所示。共址滤波器模块由1个电源逻辑板、3个带通滤波板和1个高通滤波板组成。

图6　跳频滤波模块框图

电源逻辑板由相对独立的开关电源电路和逻辑译码控制电路组成。开关电源电路为DC-DC变换模块，提供跳频滤波板所需的电源；逻辑译码控制电路直接从X电台总线背板上接收四路射频通道的工作模式和频率等参数信息，控制带通滤波板，使其选通相应的带通滤波器接入电路。

带通滤波板内含6个带通滤波器，如图7所示，通过PIN管开关电路，控制选通的频带。

图7　带通滤波板框图

在滤波器的设计上，选择采用一个7阶串联型高通滤波器和一个7阶并联型低通滤波器串联的方法来实现带通滤波器。这样设计的好处是：电路没有较大的电容和电感，因为容值在500pF以上的高Q电容要么耐压太低，要么体积太大；而电感量在500nH以上时，电感绕线太密，不宜生产加工，且调试电感只有6个，并且在调试时可以分别调试高通滤波器和低通滤波器指标，再将2个滤波器串联，微调接口处电容即可实现所需的带通滤波器，在指标上和带通滤波器基本一致。2个滤波器串联的电路图和仿真波形分别如图8、图9所示。

根据上述仿真结果，理论上滤波器的指标为：带内插损＜0.9dB，带内波动＜0.5dB，带外衰减＞40dB，反射衰减＞20dB，过渡带＜10MHz。

图8　带通滤波器仿真电路图

图9　带通滤波器仿真幅频曲线图

6　工程化实现

实际装配出来的电路和仿真的电路有很大区别。在仿真中，器件都是相对的理想器件，而实际电路中还存在耦合电容、引线电感以及控制电路干扰等。在设计中需做相应的处理，才能使6路滤波器的实际曲线基本符合仿真结果，达到设计指标。共址滤波器模块设计中的处理措施和调试经验举例如下：

（1）PCB布板时，采用屏蔽框6路滤波器隔开，减少各路滤波器之间的相互串扰；印制板在滤波电路区域一般不铺地铜，减少电感和印制板之间的耦合电容。同时，在每路滤波器中增设测试点，可分别调试高通滤波器和低通滤波器。

（2）增加控制信号的滤波电路。由于滤波器的交流通道和直流控制通道是一致的，所以在每路控制信号上都采用电感并联电容下地的滤波电路，避免控制电路引入干扰。

（3）由于电路上的耦合电容因素，滤波器端接阻抗不是纯50Ω电阻，因此必须相应调整滤波电路接口处的电容容值，一般是减少并联处的电容容值。

（4）在调试中，当反射衰减达到20dB而带内插损不达标时，应考虑PIN管的导通电流是否足够，当PIN管导通电流不足时，其导通电阻较大，这时应减少电路直流回路的电阻，增大PIN管导通电流。

（5）在滤波器设计中，可以用ADS进行整体仿真，预先排除设计上的一些遗漏或者错误。

最后，在产品的高低温环境试验中，滤波器的指标都符合设计仿真结果，达到设计要求。

7　结束语

通过实际结果证明，本文介绍的共址滤波器模块是解决同址多台问题的一种有效方法，在用户补充实验中，改进后的X电台成功地实现了4个信道同时工作，通信距离正常且通话效果良好。

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潘耿峰：通信工程师，学士毕业于桂林电子科技大学通信工程专业，现任职于广州海格通信集团股份有限公司，主要从事射频电路设计工作。

A Solution to Solving Co-Site Multi-Radios Based on Co-Site Filtering

PAN Geng-feng
(Guangzhou Haige Communications Group Incorporated Company, Guangzhou 510663, China)

The problem of co-site multi-radios of Radio X was analyzed in depth and a filtering solution was proposed. According to specifi cations of the radio, the feasibility of the solution was addressed. In addition, the principles of co-site fi ltering module, fi lter simulation, experience and method of manufacturing and debugging, which were applied to Radio X, were elaborated.

co-site multi-radiosco-site fi lteringfi lter simulation

10.3969/j.issn.1006-1010.2015.16.013

TN924

A

1006-1010(2015)16-0067-05

2015-07-08

责任编辑：袁婷yuanting@mbcom.cn

引用格式：潘耿峰. 一种基于共址滤波器解决同址多台的方法[J]. 移动通信, 2015,39(16): 67-71.