一款基于ADS仿真軟件設計的L頻段同軸介質諧振器型電調濾波器

寧濤

摘 要：針對實際工程應用中L頻段接收或發射信道有較高的選頻濾波要求，加之設備小型化要求中有嚴格的體積限制，不能使用寬帶濾波器和較大體積的濾波器，采用電調濾波器是一個不錯的選擇。然而傳統電調濾波器采用的諧振電路中的電感在L頻段使用時，會出現很多問題，影響產品性能。本文就針對這一問題，提出了一種同軸介質諧振器型電調濾波器，并采用ADS（Advanced Design System）進行了研發初期的仿真分析，大大提高了產品質量和研發效率。

關鍵詞：電調濾波器;同軸介質諧振器;ADS;L頻段;EDA設計

1 引言

電調濾波器在通信系統中具有重要的地位，廣泛應用于電臺通信、測量測繪、雷達技術以及電子對抗技術等領域，提高發射和接收相關性能指標。在射頻發射信道或接收信道中，需要在射頻信號放大前進行選頻濾波，抑制干擾、雜散、交調等無用信號，防止這些無用信號被后級的放大器放大，影響設備整體性能。電調濾波器是通過動態可調整的電壓對濾波器的選通頻點進行動態選擇，并有體積小、選擇性較高的特點。

本文涉及的是一種應用在L頻段的電調濾波器。頻率較低時電調濾波器一般是由n組電感線圈、變容二極管和高Q電容組成的調諧回路組成，利用改變變容二極管的反向偏置電壓來控制帶通濾波器的選通頻率，來實現信道中選通有用信號、衰減帶外無用信號的作用。由于在L頻段應用普通電感線圈會因為電感Q值不高的特性而影響電調濾波器整體指標，進而不能達到通信設備對信道的指標要求，造成接收靈敏度降低，發射雜散抑制指標不達標等問題。

ADS軟件是美國Agilent公司推出的電路和系統分析軟件，可實現包括時域和頻域、線性和非線性、模擬和數字、器件級和系統級等多方面仿真，解決了射頻電路設計領域困擾設計工程師的大多數問題，是一款強大的射頻電路設計與仿真工具軟件。本文將采用ADS（Advanced Design System）輔助設計軟件，對一款L頻段同軸介質諧振器型電調濾波器進行仿真應分析旨在提供一種利用ADS仿真軟件進行高頻段同軸介質諧振器型電調濾波器設計的思路和方法，從而減少設計迭代，提高設計速度。

2 電調濾波器設計思路

本文電調濾波器工作在L頻段，不采用傳統的電感和電容作為諧振器件，而是采用同軸介質諧振器，它的等效電路如圖1所示。同軸介質諧振器應用大多是VCO、固定濾波器等。由于同軸介質諧振器本身Q值較高，所以配合變容二極管組成的電調濾波器的選擇性、插入損耗等指標較優。電調濾波器根據組成它的諧振器組的個數，可分為單調諧濾波器、雙調諧濾波器、多調諧濾波器等。根據工程設計實際需要和系統的指標要求，可對電調濾波器的諧振器組個數進行確定。諧振器多了，選頻性能會更好，但會帶來更大的插入損耗和調試難度。

本文設計的L頻段濾波器的指標是：

（1）對頻段的劃分是1GHz～1.42GHz、1.42GHz～1.7GHz和1.7GHz～2GHz;

（2）輸入輸出阻抗為50歐姆;

（3）插入損耗設計值為不大于4dB;

（4）3dB帶寬≥8%;

（5）矩形系數（30dB：3dB）≤7.5。

這里我們只選取1.42GHz～1.7GHz進行仿真，ADS仿真圖見圖4所示。其它波段同理。

4 設計總結

經過對電調濾波器工程實物的測試，指標滿足濾波器設計要求，指標達標。本文通過同軸介質諧振器型電調濾波器的實際應用對濾波器的設計思路進行了講解，并給出了采用同軸介質諧振器這種器件設計的三調諧電調濾波器原理圖，同時也給出了ADS仿真設計方法和仿真結果。另外需要指出的是在進行L頻段或更高頻濾波器設計中，印制板所帶來的寄生參數對濾波器性能指標影響較大，應對電調濾波器進行板級仿真，減少設計迭代。

參考文獻

[1]張忠祥，陳暢，吳先良.新型TM模介質諧振器及其小型化應用[J].合肥工業大學學報，2011，第34卷-4期

[2]徐興福.ADS2008射頻電路設計與仿真實例[M].電子工業出版社，2012