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跳频滤波器应用领域
来源:武华科技   发布时间:2017-11-20  浏览数:2085    【收藏本页】

   ---引自上海鸿晔电子科技有限公司  

   跳频滤波器主要用在军用通信设备的前端,滤除接收端不需要的带外干扰信号、滤除发射端的宽带噪声。并可以快速切换工作频点。跳频滤波器同样可以用于测试仪器里面,用来滤除不需要的信号。


 

 

 

 

 

 

 


 


 

1.         指标说明

1.1载波频率范围

载波频率范围描述跳频滤波器从最低频点到最高频点之间的跨度。单频段跳频滤波器频率跨度一般小于3.67倍频(例如JMTF3011系列,30~110MHZ)。通常高频段的跳频滤波器倍频程相对较小(例如JMTF5080系列500~800MHZ)。在低频段,倍频程大小主要受匹配阻抗的约束。过大的倍频程使本频段的高低端很难同时满足50Ω的阻抗匹配。在高频段,倍频程的大小主要受寄生电容的约束。10路开关引入的寄生电容在高频段时会制约本频段跳频滤波器的频率上限。

1.2  载波频率

载波频率描述具体频点计算方法。以JMTF3090系列为例,Fo =30+[(90-30)/250]×(地址码值)。一般是将整个频段等分成251个频点。理论上讲是251个频点将整个频段等分成250份。但实际上在频段的高端,地址码每变化1相应的频点会变化2到3个等分的小频段。应该保证这种非线性变化不至于产生频点盲区。

1.3  跳频速率

跳频速率描述频点切换时间。相邻频点之间的切换速度较快,这里是指从频段的最低端切换到最高端所用的时间(注意从频段的最高端切换到最低端所用的时间要短很多)。短波段的跳频速率通常为毫秒级,例如1ms。超短波段跳频速率一般为微秒级,例如1W的超短波小功率跳频滤波器为10~30us。

1.4  3dB相对带宽

3dB相对带宽描述跳频滤波器传输系数下降为中心频率F0对应值的-3 dB时对应的上下限的频率差。由于所传送的信号总有一定频带宽度,所以不同信号对滤波器的3dB相对带宽有不同的要求。对于同一系列跳频滤波器来说,有个粗略的经验值,3dB相对带宽和Fo±10%选择性的乘积等于某个常数。

1.5  选择性与矩形系数

选择性与矩形系数描述跳频滤波器对频带外信号的衰减度,带外衰减越大,选择性越好。跳频滤波器常见的选择性指标有Fo±2.5%、Fo±5%、Fo±10%带外衰减。跳频滤波器通常安装在收发信机的接收端和发射端。当安装在接收端的低噪声放大器前面时,好的选择性可以有效滤除天线耦合过来的带外干扰(较强的带外信号会引起低噪放阻塞)。当安装在发射端时,好的选择性可以有效滤除射频功放的宽带噪声。

1.6  远端抑制

    远端抑制描述跳频滤波器对远离中心频率处信号的衰减。好的远端抑制可有效滤除各次谐波及杂散信号。跳频滤波器常见的远端抑制指标有,远端频率大于2Fo、大于500MHZ、大于1000MHZ或大于3000MHZ处的远端抑制优于50~60 dBc。

1.7  插入损耗

插入损耗描述跳频滤波器对通频带内信号的衰减。跳频滤波器常见的插入损耗指标有-1dB、-3dB、-5dB。对使用者来说插入损耗越小越好。插入损耗和选择性是一对矛盾的参数。用在接收端低噪放前面时,主要考虑对接收机灵敏度的影响,因此常选-3dB插入损耗。用在接收端低噪放后面时,主要考虑选择性,因此常选-5dB插入损耗。对于同一系列跳频滤波器来说,有个粗略的经验值,插入损耗和Fo±10%选择性的比值等于某个常数。

1.8  增益平坦度

增益平坦度描述跳频滤波器在整个频段内的插损变化量。一般要求跳频滤波器高端的插损要由于低端的插损。这是由于通常放大器低端的增益要高于高端的增益,从整机系统的角度来讲这样可以互相补偿高低端的平坦度。对不同的插入损耗对应的平坦度指标见下表。

插入损耗(dB)

-1

-3

-5

 

增益平坦度(dB)

≤0.5

≤1.2

≤1.6

 

 

 

1.9  匹配阻抗

匹配阻抗描述跳频滤波器所在系统的阻抗。通信系统中的各射频部件一般都是分开设计调试。根据功率最大传输条件的原理,各个部件必须具有相同的输入输出阻抗,射频信号才能在前后级之间有效传输。除民用有线电视采用75Ω系统阻抗外,其它系统一般都采用50Ω系统阻抗。这里所说的50Ω是一个理想状态,实际的匹配结果往往不是纯电阻而是一个复数值A+JB。A一般在30Ω到80Ω之间,B一般在+10Ω到-10Ω之间。

1.10   输入输出驻波比

     驻波比也叫做电压驻波比。当源和负载阻抗不匹配时能量就会反射。反射回来的波和入射的波相互叠加便产生驻波,其相邻的波峰和波谷的比值就是驻波比。在收发信机的发射端,过大的驻波比会烧坏功放管。在接收端过大的驻波比会使接收的信号都被反射回去,降低接收机灵敏度。跳频滤波器的输入输出驻波比指标一般要求小于1.5。

 驻波比与回波损耗、传送的功率有如下一些典型数据

回波损耗(dB)S11参数

电压驻波比

传送的功率(%)

-0

无穷大

0

-0.5

34.75

10.87

-1

17.39

20.6

-2

8.72

36.9

-3

5.85

49.9

-4

4.42

60.2

-6

3.01

74.9

-8

2.32

84.2

-10

1.93

90.0

-12

1.67

93.7

-15

1.43

96.8

-20

1.22

99.0

-25

1.12

99.7

-30

1.07

99.9

 

1.11  电源电压

      跳频滤波器一般有两到三组直流电源供电。两组电源时包括一个正的低压电源(+3.3V或+5V)和一个正的高压电源(+85V)或一个负的高压电源(-85V)。三组电源时包括一个正的低压电源(+3.3V或+5V)、一个负的低压电源(-3.3V)和一个正的高压电源(+200V~+400V)

1.12  最大电流消耗

      在各组电源中,低压电流相对稳定。但是高压电源在静态和动态1KHZ(高压电源反复对旁路电容冲放电)跳频时电流相差较大。指标中应分别注明高压的静态和动态电流。

1.13  输入射频功率和输入三阶截点

      输入射频功率描述跳频滤波器在满足各项指标的情况下所能处理的最大功率。超过这个输入功率1倍以内滤波器不会损坏,但是互调和插损等指标会突然变差。输入三阶截点实际中是换算得到而不是测量得到的,在数值上它一般比输入射频功率大12dB左右。

1.14  中心频率漂移

     中心频率漂移描述跳频滤波器当前工作频率随温度的变化而变化的一个物理量。由于组成跳频滤波器的各种材料都具有一定的温度系数,特别是其中的电容、电感。温度的变化会导致元器件标称值的变化,进而引起谐振频率的变化。一般来说跳频滤波器中心频率会随着温度的升高而略有降低。对此项指标要求≤80ppm/℃。

1.15  工作温度和贮存温度

      军用产品工作环境通常严酷恶劣,所以对于跳频滤波器工作温度范围有严格要求。至少满足-55~+85℃,在此温度范围内跳频滤波器应该可以在满功率和快速跳频的情况下连续长时间正常工作。