恒帶寬窄帶集總跳頻濾波器的理論計算與實現

第５１卷第１期

電訊技術

Ｖｏ１．５１ ＮＯ．１

２０１１年１月

Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

Ｊａｎ．２０１ｌ

文章編號：１００１—８９３Ｘ（２０１１）０１—０１０９—０５

恒帶寬窄帶集總跳頻濾波器的理論計算與實現

周 暢，湯清華，占臘民

（華中科技大學電子系微波技術與應用研究所，武漢４３００７４）

摘要：為了快速準確地設計并制作恒帶寬窄帶集總跳頻濾波器，提出了一種隨頻率變化而變化的

負載結構。通過對這種結構模型的分析，得到了其關于頻率和相對帶寬的精確變換公式，利用麥夸

特優化法對其進行優化計算，快速得到該負載結構各部件的最優值。最后利用該方法設計并制作了

一

個二階集總帶通濾波器。實驗結果表明，該方法實現濾波器比傳統手調快幾倍，該濾波器在跳頻

范圍３０～９０ ＭＨｚ內保持相對恒帶寬５．９８％～６．８９％，回波損耗小于一ｌ９ ｄＢ，插損大于一２．２ ｄＢ。

關鍵詞：相對恒帶寬；窄帶集總跳頻濾波器；負載結構；麥夸特優化法

中圖分類號：ｒＩ’Ｎ７Ｉ３ 文獻標識碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—８９３ｘ．２０ＩＩ．ＯＩ．０２２

Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｌｕｍｐｅｄ

Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｈｏｐｐｉｎｇ Ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ Ｆｉｌｔｅｒ

ＺＨＯＵ Ｃｈａｎｇ，ＴＡＮＧ Ｑｉｎｇ－ｈｕａ，ＺＨ Ｌａ—ｍｉｎ

（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，

Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｆａｓｔ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｔｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌｕｍｐｅｄ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ—ｈｏｐｐｉｎｇ（ＦＨ）

ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ ｆｉｌｔｅｒ，ａ ｌｏａｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ

ｅｘａｃｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｕｌａ ｉｓ ｄｅｒｉｖｅｄ．Ｗｉｔｈ Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ—Ｍａｒｑｕａｒｄｔ ｍｅｔｈｏｄ

ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｌｏａｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｑｕｉｃｋｌｙ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ａ ２

一

ｏｒｄｅｒ ｌｕｍｐｅｄ ｂａｎｄ—ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ（ＢＰＦ）ｉｓ ｄｅｓｉｎｇｅｄ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ

ｔｈｅ ｆｉｌｔｅｒ ｉｓ ｓｅｖｅｒａｌ ｔｉｍｅｓ ｆａｓｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍａｎｕａｌｌｙ～ｔｕｎｅｄ ｆｉｌｔｅｒ，ａｎｄ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ３０～９０ ＭＨｚ ｈｏｐｐｉｎｇ

ｒａｎｇｅ，ｔｈｅ ｆｉｌｔｅｒ ｍａｉｎｔａｉｎｓ ａ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｏｆ ５．９８％～６．８９％，ｒｅｔｕｒｎ ｌｏｓｓ＜一１９ ｄＢ，ｉｎｓｅｒ—

ｔｉｏｎ ｌｏｓｓ＞一２．２ ｄＢ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｕｍｐｅｄ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ—ｈｏｐｐｉｎｇ ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ ｆｉｌｔｅｒ；ｌｏａｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ—Ｍａｒ—

ｑｕａｒｄｔ ｍｅｔｈｏｄ

定的濾波器。一般情況下，僅僅改變諧振電容，不僅

１ 引 言

頻率會發生變化，相對帶寬也會跟著改變，而且插損

在３０～９０ ＭＨｚ這一類３００ ＭＨｚ以下的頻段，集

和回波損耗也會惡化。之前，由于國內外缺乏關于

總跳頻帶通濾波器的運用越來越廣泛。眾所周知，

窄帶集總濾波器恒帶寬精確理論分析，很多時候，只

現在的跳頻濾波器大多是通過使用變容管 Ｊ Ｊ、ＭＥＭＳ

能靠經驗和手凋來近似取得濾波器在調頻范圍內的

技術 和ＰＩＮ管開關ｌ３ Ｊ來調控濾波器的頻率。有些

相對恒帶寬和較好的插損與回波損耗。這樣盲目的

時候，我們需要得到在整個跳頻范圍內相對帶寬恒

調試浪費大量時間，而且不一定能取得很好的效果。

收稿日期：２０１０—１０—１８；修回日期：２０１０—１２—０６