超短波共址滤波器设计

【摘要】 为解决车载通信系统上多部超短波电台相互之间的共址干扰问题，采用了数字电路和模拟电路相结合的设计方法，提出了超短波共址滤波器的设计方案，介绍了其工作原理、电路设计及简单应用。通过验证设计结果，证明了设计方案可行有效。

【关键词】 车载通信 超短波电台 共址滤波器 跳频 PIN二极管

引言

为了适应现代战争的要求，车载通信系统上一般同时装配多部短波、超短波电台[1]，这些电台近距离同时工作，将出现严重的共址干扰问题[2]。使用大功率的共址滤波器解决共址干扰问题成为了新的研究热点，而现有超短波共址滤波器插入损耗大、输入功率小、调谐速度慢、体积大，滤波效果不好。本文采用了数字电路和模拟电路电相结合的设计方法，提出了一种超短波共址滤波器的设计方案，克服了现有共址滤波器的技术缺陷，经过验证满足了车载通信的使用要求。

一、工作原理

本文介绍的超短波共址滤波器（以下简称滤波器），工作频率为30MHz～88MHz，设置在具有控制滤波器工作的发射机内，由数字控制电路、高压驱动电路、LC谐振电路组成，通过控制电路计算滤波器中心频率的参数，由功率型PIN二极管实现谐振电路中所需参数的接入，达到跳频滤波器输出的目的[3、4]。滤波器以25kHz为跳频步进，共计2320个频点。其工作原理框图如图1所示。

二、电路设计

2.1 数字控制电路

数字控制电路由可编程逻辑芯片和串并转换电路组成，用于接收发射机的控制命令，控制高压驱动电路工作[3]。

数字控制电路接收到发射机的串行控制命令SCL和SDA后，先以串行方式读取可编程逻辑芯片中的数据T1～T8，再将串行数据T1～T8传送给串并转换电路，然后输出八位并行调谐码T1～T8控制高压驱动电路完成高低电平的转换。

2.2 高压驱动电路

高压驱动电路由大功率、高耐压、小电流的高速二极管、场效应晶体管、功率电阻组成，完成高速电平转换的功能，输出特定的高低电平，控制LC谐振电路工作[3]。

数字控制电路输出8位并行调谐码T1～T8，高压驱动电路则需进行电平转换输出8位并行调谐码D1～D8。当数字控制电路输出控制码为低电平“0”时，驱动电路输出400V；当数字控制电路输出控制码为高电平“1”时，驱动电路输出-3.3V。

2.3 LC谐振电路

LC谐振电路由扼流圈、大功率PIN二极管、精密电容和空心的调谐电感组成八路双调谐LC回路，产生谐振频率，实现滤波功能[3]。

驱动電路输出400V时，LC谐振回路的PIN二极管截止，精密电容不接入谐振回路，不参与振荡；当驱动电路输出-3.3V时，LC谐振回路的PIN二极管导通，精密电容接入谐振回路，参与振荡。八路驱动电路输出不同的高低电平D1～D8，控制8路PIN二极管阵列的导通或截止，实现8路精密电容接入或退出谐振电路，来产生不同的谐振频率，从而达到跳频滤波的目的。

三、设计结果

按照上述设计方案，研制了滤波器样品，经测试，滤波器插入损耗小，工作带宽宽，阻抗特性好，定频工作时，最大输入功率达100W。其余指标如下：

1）通带宽度：≥0.9MHz。

2）插入损耗：≤1.5dB。

3）输入输出驻波比：<1.5。

4）跳频速度：≤80μS。

图2、图3分别是中心频率30MHz和88MHz时矢量网络分析仪上的测试结果。

四、应用验证

将滤波器应用于超短波电台发射机功放输出端，在跳频状态下长时间工作，滤波器输出平均功率大50W以上；应用于车载通信系统中，滤波器能够滤除本地发射机通道带外噪声和谐波，减小了对其它接收机的影响，并防止其它发射机的干扰信号进入本地发射机，提高了车载通信系统的电磁兼容能力，满足系统使用需要。

五、结论

本文针对车载通信系统的共址干扰问题，提出了超短波共址滤波器的设计方案，该滤波器控制方式较为简单，具有输入功率高、跳频速度块、插入损耗小、抗干扰能力强等特点，通过应用验证，解决了车载设备上多部超短波电台相互之间通信带来的干扰问题，很适合大功率下跳频通信的需要。随着通信技术的不断进步，超短波共址滤波器将向大功率、小型化、高可靠性的方向持续发展。

参 考 文 献

[1] 陈吉文，刘巍巍.车载通信直扩电台共址干扰分析与抑制方法[J].电子质量，2010，（1）：67-69.

[2] 王伟勤.跳频通信电台共址干扰及其抑制技术[J].电讯技术，2011，51（7）：178-182.

[3] 杨爱军，龙拉怀，赵艳，等.一种超短波共址滤波器[P]. 中国.ZL 2013 2 0293052.3， 2014-2-5.

[4] 杨爱军，龙拉怀，赵艳，等.一种小型化共址滤波器[P].中国.ZL 2014 2 0422212.4， 2015-1-7.