一種新型跳頻共址濾波器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型跳頻共址濾波器，包括調諧選頻組件、PIN開關陣列驅動器和帶現場可編程與頻率編碼的存儲器，所述調諧選頻組件包括安裝有多對PIN開關、多只電容器組成的電容陣列的PCB板和終端接地的由外殼及內導體組成的同軸線，所述新型跳頻共址濾波器的等效諧振電路包括等效串聯電阻、諧振電容、諧振電感和耦合電感，所述諧振電容的第一端連接所述等效串聯電阻后接地，所述諧振電容的第二端與所述諧振電感串聯，每一個所述諧振電容連接的所述諧振電感為2～3個。本實用新型所述新型跳頻共址濾波器通過增加諧振電感，構成對二次諧波的傳輸零點，能夠顯著改善對二次諧波的抑制。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種可調帶通濾波器，尤其涉及一種用于抗干擾通信電臺的新型 跳頻共址濾波器。 一種新型跳頻共址濾波器

【背景技術】
[0002] 在機載、艦載或車載等通信應用平臺上，需同時使用多部在同一頻段工作的射頻 電臺，極易產生共址干擾。收發器的選擇和共址干擾的抑制技術是關鍵點。共址濾波器是 共址干擾抑制技術的核心件。
[0003] 如圖1所示，為解決同址干擾，電臺的發射機（即收發主機中的發射主機）末端由 驅動放大器、窄帶中功率跳頻帶通濾波器（前置）、高功率放大器、低插損的寬帶大功率跳 頻帶通濾波器（后置）和天線，以抑制發射機的寬帶噪聲雜散輸出，特別是本振泄漏和二次 諧波輸出，防止反向互調失真，提高發射信號頻譜純度。電臺的接收機（即收發主機中的接 收主機）前端則由天線、低插損的寬帶大功率跳頻帶通濾波器（前置）、低噪聲放大器、窄帶 中功率跳頻帶通濾波器（后置）和接收主放大器組成，以提高接收機選擇性、靈敏度、動態 范圍等指標，防止接收機的阻塞和交調互調與倒易混頻。圖1中還示出了三個二選一開關 ΚΙ、K2、K3,用作發射機和接收機之間的轉換。
[0004] 由上可知，為實現多頻段無線跳頻通信電臺互通互連，采用性能優良的共址濾波 器作為上述窄帶中功率跳頻帶通濾波器和寬帶大功率跳頻帶通濾波器，以抑制雜散干擾和 互調干擾等共址干擾是提高通信電臺電子對抗環境下的性能急待解決的重要課題。
[0005] 根據調諧級數的差異劃分，傳統跳頻共址濾波器主要包括雙調諧、三調諧和四調 諧三種共址濾波器，其同軸線對應的等效電路分別如圖2、圖7、圖10所示，其中，圖2所示 為雙調諧共址濾波器，包括輸入匹配電感LSI、輸出匹配電感LS3、兩個諧振腔之間的耦合 電感LS2,兩個等效電阻Rl、R2,兩個諧振電容CPI、CP2,兩個諧振電感LP1、LP2 ;圖7所示 為三調諧共址濾波器，包括輸入匹配電感LSI、輸出匹配電感LS4、三個諧振腔之間的耦合 電感LS2、LS3,三個等效電阻Rl、R2、R3,三個諧振電容CPI、CP2、CP3,三個諧振電感LP1、 LP2、LP3 ;圖10所示為四調諧共址濾波器，包括輸入匹配電感LSI、輸出匹配電感LS5、三個 諧振腔之間的耦合電感LS2、LS3、LS4,四個等效電阻R1、R2、R3、R4,四個諧振電容CP1、CP2、 CP3、CP4,四個諧振電感 LP1、LP2、LP3、LP4。
[0006] 傳統的跳頻共址濾波器的諧振電感采用終端接地的長度為工作波長四分之一的 同軸線或螺旋線實現，其內導體等效為一個諧振電感；耦合電感有時不采用一個電感器直 接耦合，而采用兩個空心線圈之間的互感來實現。
[0007] 眾所周知，PIN開關的選擇，正向導通的串聯電阻和反向電容是一對矛盾。傳統跳 頻共址濾波器中，為了解決PIN開關反向電容對高頻端的不良影響，不得不采用減少PIN二 極管數量的方法，如每個調諧器只采用8個PIN開關，每個開關只采用一只PIN二極管，如 圖16所示，外加偏置均為在PIN開關與電容的連接節點上連接的射頻扼流電感接入，其體 積較大，由于單個PIN二極管導通時串聯電阻比雙PIN二極管并聯大一倍，因此插入損耗較 大。
[0008] 上述傳統共址濾波器存在以下缺陷：二次諧波抑制較低，選擇性較差，插入損耗較 大，在大功率如100W下長期工作穩定性差。上述傳統四調諧共址濾波器國內未見生產。 實用新型內容
[0009] 本實用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種能有效抑制二次諧波的 新型跳頻共址濾波器。
[0010] 本實用新型通過以下技術方案來實現上述目的：
[0011] 一種新型跳頻共址濾波器，包括調諧選頻組件、PIN開關陣列驅動器和帶現場可編 程與頻率編碼的存儲器，所述調諧選頻組件包括安裝有多對PIN開關、多只電容器組成的 電容陣列的PCB板和終端接地的由外殼及內導體組成的同軸線，所述新型跳頻共址濾波器 的等效諧振電路包括等效串聯電阻、諧振電容、諧振電感和耦合電感，所述諧振電容的第一 端連接所述等效串聯電阻后接地，所述諧振電容的第二端與所述諧振電感串聯，每一個所 述諧振電容連接的所述諧振電感為2?3個。
[0012] 具體地，所述外殼為方形外殼，所述內導體為圓柱形內導體，所述諧振電感為所述 內導體引出抽頭后形成的等效電感；所述內導體的長度小于工作波長的八分之一，所述同 軸線的阻抗為40 Ω-180 Ω ;所述PIN開關為8?16對，所述電容陣列包含電容器9?17 個；所述PCB板平面與所述內導體垂直，所述PCB板四周直接接地并與所述外殼相連，所述 內導體為鍍銀紫銅管、鍍銀紫銅棒或鍍銀鋁合金棒，所述外殼為鍍錫鋼外殼、鋁合金外殼或 紫銅外殼，所述外殼的內壁鍍銀；所述PIN開關陣列驅動器和帶現場可編程與頻率編碼的 存儲器安裝在所述外殼的側面金屬夾層內。
[0013] 作為優選，所述同軸線的阻抗為50Ω-120Ω，所述內導體引出兩個抽頭，所述內導 體的長度小于工作波長的十六分之一；所述PIN開關為10?12對，所述電容陣列包含電容 器11?14個。
[0014] 根據需要，所述新型跳頻共址濾波器為雙調諧共址濾波器、三調諧共址濾波器或 四調諧共址濾波器。
[0015] 為了減小插入損耗，所述電容陣列分為三組，采用不同的偏置電路，第一組：對于 6個容量較小的電容，PIN開關的開、關兩種狀態的電容增量為ACi = CV(l+CPINX2/Ci)， 電容陣列的電容量從小到大，電容增量呈二進制，第一組是保證跳頻頻點的精度必需的；第 二組：對于4-6個容量較大的電容，其電容量大小相差不大，不呈二進制，可顯著降低濾波 器工作低頻端的插入損耗；第三組：剩下1-2只電容，直接旁路接地，不帶PIN開關，第三組 電容器由于電容器的Q值高，可顯著降低濾波器工作頻帶特別是高頻端的插入損耗。
[0016] 本實用新型的有益效果在于：
[0017] 本實用新型所述新型跳頻共址濾波器通過改變同軸線的結構，增加等效電感，構 成對二次諧波的傳輸零點，能夠顯著改善對二次諧波的抑制；三組不同偏置電路設計，可顯 著降低濾波器全部工作頻段的插入損耗；同時，本共址濾波器同軸線的結構具有結構緊湊、 快速散熱的優點，可改善濾波器的動態特性和大功率工作的穩定性，適合作為UHF或VHF電 臺中功率或大功率跳頻共址濾波器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是將共址濾波器應用于電臺的應用結構框圖；
[0019] 圖2是傳統雙調諧共址濾波器的等效諧振電路的電路圖；
[0020] 圖3是本實用新型所述雙調諧共址濾波器的等效諧振電路的電路圖之一；
[0021] 圖4是本實用新型所述雙調諧共址濾波器的結構示意圖之一，與圖3對應；
[0022] 圖5是本實用新型所述雙調諧共址濾波器的等效諧振電路的電路圖之二；
[0023] 圖6是本實用新型所述雙調諧共址濾波器的結構示意圖之二，與圖5對應；
[0024] 圖7是傳統三調諧共址濾波器的等效諧振電路的電路圖；
[0025] 圖8是本實用新型所述三調諧共址濾波器的等效諧振電路的電路圖；
[0026] 圖9是本實用新型所述三調諧共址濾波器的結構示意圖，與圖8對應；
[0027] 圖10是傳統四調諧共址濾波器的等效諧振電路的電路圖；
[0028] 圖11是本實用新型所述四調諧共址濾波器的等效諧振電路的電路圖；
[0029] 圖12是本實用新型所述四調諧共址濾波器的結構示意圖，與圖11對應；
[0030] 圖13是本實用新型所述同軸線的截面示意圖；
[0031] 圖14是本實用新型所述共址濾波器的PIN開關的偏置電路之一；
[0032] 圖15是本實用新型所述共址濾波器的PIN開關的偏置電路之二；
[0033] 圖16是傳統共址濾波器的PIN開關的偏置電路；
[0034] 圖17是本實用新型所述雙調諧共址濾波器的電路特性仿真圖之一；
[0035] 圖18是本實用新型所述雙調諧共址濾波器的電路特性仿真圖之二；
[0036] 圖19是本實用新型所述三調諧共址濾波器的電路特性仿真圖；
[0037] 圖20是本實用新型所述四調諧共址濾波器的電路特性仿真圖。

【具體實施方式】
[0038] 下面結合附圖對本實用新型作進一步說明：
[0039] 如圖3-圖6、圖8、圖9、圖11-圖15所示，本實用新型所述新型跳頻共址濾波器包 括調諧選頻組件、PIN開關陣列驅動器和帶現場可編程與頻率編碼的存儲器，所述調諧選頻 組件包括10?12對PIN開關、11?13只電容器組成的電容陣列的PCB板和終端接地的 由方形的外殼1及圓柱形的內導體92組成的同軸線，所述新型跳頻共址濾波器的等效諧振 電路包括等效串聯電阻、諧振電容、諧振電感和耦合電感，諧振電容的第一端連接等效串聯 電阻后接地，諧振電容的第二端與諧振電感串聯，每一個諧振電容連接的諧振電感為2? 3個，諧振電感為內導體引出兩個抽頭后形成的等效電感；內導體的長度小于自身波長的 十六分之一，內導體的阻抗為50 Ω-120 Ω ;PCB板平面與內導體垂直，PCB板四周直接接地 并與外殼相連，內導體為鍍銀紫銅管、鍍銀紫銅棒或鍍銀鋁合金棒，外殼1為鍍錫鋼外殼、 鋁合金外殼或紫銅外殼，外殼1的內壁鍍銀；PIN開關陣列驅動器和帶現場可編程與頻率編 碼的存儲器安裝在外殼1的側面金屬夾層內。圖13示出了由圓柱形的內導體91(統一標 記，對應于其它每一個內導體）和方形的內腔92(統一標記，對應于其它每一個內腔）形成 的同軸線。
[0040] 所述電容陣列分為三組，米用不同的偏置電路，第一組，如圖14所不：對于6個 容量較小的電容Ci(i = 1，2…6)，PIN開關的開、關兩種狀態的電容增量為ACi = Ci/ (1+CPINX2/Ci)，設計電容陣列的電容量從小到大，電容增量呈二進制；第二組：如圖15所 示：對于4-6個容量較大的電容Cj(j = 7,8…10或12)，其電容量大小相差不大，不呈二進 制，可顯著降低濾波器工作低頻端的插入損耗；第三組：Ck(k= 11，12或13,14)為1-2只 電容，直接旁路接地，不帶PIN開關。
[0041] 下面分別用不同實施例對雙調諧共址濾波器、三調諧共址濾波器或四調諧共址濾 波器進行具體說明：
[0042] 實施例1 :
[0043] 如圖3和圖4,圖中示出的是一個諧振電容對應三個諧振電感的雙調諧共址濾波 器，外殼1內設有一個隔板3,將外殼1的內腔分隔為兩個，即第一內腔11和第二內腔12， 第一內腔11內裝有第一 PCB板21和第一內導體5,第二內腔12內裝有第二PCB板22和 第二內導體6,第一內導體5上設有兩個抽頭51和52且兩個抽頭在內導體上的軸向位置 不同，第二內導體6上設有兩個抽頭61和62且兩個抽頭在內導體上的軸向位置不同，圖4 中的第一內導體5上與B1、B2、B3對應的三段分別等效為圖3中的三個諧振電感LP1、LP3、 LP5,圖4中的第二內導體6上與B1、B2、B3對應的三段分別等效為圖3中的三個諧振電感 LP2、LP4、LP6,圖4中的三個電感41、43、42分別對應圖3中的輸入匹配電感LSI、輸出匹配 電感LS3、兩個內腔即諧振腔之間的耦合電感LS2。
[0044] 內導體總長度 B1+B2+B3 = 50mm。
[0045] 本雙調諧共址濾波器的電路特性仿真圖見圖17。
[0046] 實施例2 :
[0047] 如圖5和圖6,圖中示出的是一個諧振電容對應兩個諧振電感的雙調諧共址濾波 器，外殼1內設有一個隔板3,將外殼1的內腔分隔為兩個，即第一內腔11和第二內腔12， 第一內腔11內裝有第一 PCB板21和第一內導體5,第二內腔12內裝有第二PCB板22和 第二內導體6,第一內導體5上設有兩個抽頭51和52且兩個抽頭在內導體上的軸向位置 相同，第二內導體6上設有兩個抽頭61和62且兩個抽頭在內導體上的軸向位置相同，圖6 中的第一內導體5上與B1、B2對應的兩段分別等效為圖5中的兩個諧振電感LP1、LP3,圖6 中的第二內導體6上與Bl、B2對應的兩段分別等效為圖5中的兩個諧振電感LP2、LP4,圖 6中的三個電感41、43、42分別對應圖5中的輸入匹配電感LSI、輸出匹配電感LS3、兩個諧 振腔之間的耦合電感LS2。
[0048] 內導體總長度B1+B2 = 45mm。
[0049] 本雙調諧共址濾波器的電路特性仿真圖見圖18。
[0050] 實施例3 :
[0051] 如圖8和圖9,圖中示出的是三調諧共址濾波器，外殼1內設有二個隔板3,將外殼 1的內腔分隔為三個，即第一內腔11、第二內腔12和第三內腔13,第一內腔11內裝有第一 PCB板21和第一內導體5,第二內腔12內裝有第二PCB板22和第二內導體6,第三內腔13 內裝有第三PCB板23和第三內導體7,第一內導體5上設有兩個抽頭51和52且兩個抽頭 在內導體上的軸向位置不同，第二內導體6上設有兩個抽頭61和62且兩個抽頭在內導體 上的軸向位置相同，第三內導體7上設有兩個抽頭71和72且兩個抽頭在內導體上的軸向 位置不同，圖9中的第一內導體5上與Bl、B2、B3對應的三段分別等效為圖8中的三個諧 振電感LP1、LP4、LP6,圖9中的第二內導體6上與B1 (長度相當于B1+B2,因此不需要B2)、 B3對應的二段分別等效為圖8中的二個諧振電感LP2、LP7,圖9中的第三內導體7上與Bl、 B2、B3對應的三段分別等效為圖8中的三個諧振電感LP3、LP5、LP8,圖9中的四個電感41、 44、42、43分別對應圖8中的輸入匹配電感LSI、輸出匹配電感LS4、兩個諧振腔之間的兩個 耦合電感LS2、LS3。
[0052] 內導體總長度 B1+B2+B3 = 46mm。
[0053] 本三調諧共址濾波器的電路特性仿真圖見圖19。
[0054] 實施例4 :
[0055] 如圖11和圖12,圖中示出的是四調諧共址濾波器，外殼1內設有三個隔板3,將外 殼1的內腔分隔為四個，即第一內腔11、第二內腔12、第三內腔13和第四內腔14,第一內腔 11內裝有第一 PCB板21和第一內導體5,第二內腔12內裝有第二PCB板22和第二內導體 6,第三內腔13內裝有第三PCB板23和第三內導體7,第四內腔14內裝有第四PCB板24和 第四內導體8,第一內導體5上設有兩個抽頭51和52且兩個抽頭在內導體上的軸向位置不 同，第二內導體6上設有兩個抽頭61和62且兩個抽頭在內導體上的軸向位置相同，第三內 導體7上設有兩個抽頭71和72且兩個抽頭在內導體上的軸向位置相同，第四內導體8上 設有兩個抽頭81和82且兩個抽頭在內導體上的軸向位置不同，圖12中的第一內導體5上 與B1、B2、B3對應的三段分別等效為圖11中的三個諧振電感LP1、LP5、LP7,圖12中的第二 內導體6上與B1 (長度相當于B1+B2,因此不需要B2)、B3對應的二段分別等效為圖11中 的二個諧振電感LP2、LP8,圖12中的第三內導體7上與B1 (長度相當于B1+B2,因此不需要 B2)、B3對應的二段分別等效為圖11中的二個諧振電感LP3、LP9,圖12中的第四內導體8 上與B1、B2、B3對應的三段分別等效為圖11中的三個諧振電感LP4、LP6、LP10,圖12中的 五個電感41、45、42、43、44分別對應圖11中的輸入匹配電感LSI、輸出匹配電感LS5、兩個 諧振腔之間的三個耦合電感LS2、LS3、LS4。
[0056] 內導體總長度 B1+B2+B3 = 46mm。
[0057] 本四調諧共址濾波器的電路特性仿真圖見圖20。
[0058] 上述實施例只是本實用新型的較佳實施例，并不是對本實用新型技術方案的限 制，只要是不經過創造性勞動即可在上述實施例的基礎上實現的技術方案，均應視為落入 本實用新型專利的權利保護范圍內。
【權利要求】
1. 一種新型跳頻共址濾波器，包括調諧選頻組件、PIN開關陣列驅動器和帶現場可編 程與頻率編碼的存儲器，所述調諧選頻組件包括安裝有多對PIN開關、多只電容器組成的 電容陣列的PCB板和終端接地的由外殼及內導體組成的同軸線，所述新型跳頻共址濾波器 的等效諧振電路包括等效串聯電阻、諧振電容、諧振電感和耦合電感，所述諧振電容的第一 端連接所述等效串聯電阻后接地，所述諧振電容的第二端與所述諧振電感串聯，其特征在 于：每一個所述諧振電容連接的所述諧振電感為2?3個。
2. 根據權利要求1所述的新型跳頻共址濾波器，其特征在于：所述外殼為方形外殼，所 述內導體為圓柱形內導體，所述諧振電感為所述內導體引出抽頭后形成的等效電感；所述 內導體的長度小于工作波長的八分之一，所述同軸線的阻抗為40 Ω -180 Ω ;所述PIN開關 為8?16對，所述電容陣列包含電容器9?17個；所述PCB板平面與所述內導體垂直，所述 PCB板四周直接接地并與所述外殼相連，所述內導體為鍍銀紫銅管、鍍銀紫銅棒或鍍銀鋁合 金棒，所述外殼為鍍錫鋼外殼、錯合金外殼或紫銅外殼，所述外殼的內壁鍍銀；所述PIN開 關陣列驅動器和帶現場可編程與頻率編碼的存儲器安裝在所述外殼的側面金屬夾層內。
3. 根據權利要求2所述的新型跳頻共址濾波器，其特征在于：所述同軸線的阻抗為 50Ω-120Ω，所述內導體引出兩個抽頭，所述內導體的長度小于工作波長的十六分之一；所 述PIN開關為10?12對，所述電容陣列包含電容器11?14個。
4. 根據權利要求3所述的新型跳頻共址濾波器，其特征在于：所述新型跳頻共址濾波 器為雙調諧共址濾波器、三調諧共址濾波器或四調諧共址濾波器。
5. 根據權利要求3所述的新型跳頻共址濾波器，其特征在于：所述電容陣列分為三組， 采用不同的偏置電路，第一組：對于6個容量較小的電容，PIN開關的開、關兩種狀態的電容 增量為ACi = CV(l+CPINX2/Ci)，電容陣列的電容量從小到大，電容增量呈二進制；第二 組：對于4-6個容量較大的電容，其電容量大小相差不大，不呈二進制；第三組：剩下1-2只 電容，直接旁路接地，不帶PIN開關。
【文檔編號】H03H9/46GK203883783SQ201420291291
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月3日 優先權日:2014年6月3日
【發明者】章錦泰, 王倩倩 申請人:成都宏明電子股份有限公司