恒带宽窄带集总跳频滤波器的理论计算与实现

第５１卷第１期

电讯技术

Ｖｏ１．５１ ＮＯ．１

２０１１年１月

Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

Ｊａｎ．２０１ｌ

文章编号：１００１—８９３Ｘ（２０１１）０１—０１０９—０５

恒带宽窄带集总跳频滤波器的理论计算与实现

周 畅，汤清华，占腊民

（华中科技大学电子系微波技术与应用研究所，武汉４３００７４）

摘要：为了快速准确地设计并制作恒带宽窄带集总跳频滤波器，提出了一种随频率变化而变化的

负载结构。通过对这种结构模型的分析，得到了其关于频率和相对带宽的精确变换公式，利用麦夸

特优化法对其进行优化计算，快速得到该负载结构各部件的最优值。最后利用该方法设计并制作了

一

个二阶集总带通滤波器。实验结果表明，该方法实现滤波器比传统手调快几倍，该滤波器在跳频

范围３０～９０ ＭＨｚ内保持相对恒带宽５．９８％～６．８９％，回波损耗小于一ｌ９ ｄＢ，插损大于一２．２ ｄＢ。

关键词：相对恒带宽；窄带集总跳频滤波器；负载结构；麦夸特优化法

中图分类号：ｒＩ’Ｎ７Ｉ３ 文献标识码：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

定的滤波器。一般情况下，仅仅改变谐振电容，不仅

１ 引 言

频率会发生变化，相对带宽也会跟着改变，而且插损

在３０～９０ ＭＨｚ这一类３００ ＭＨｚ以下的频段，集

和回波损耗也会恶化。之前，由于国内外缺乏关于

总跳频带通滤波器的运用越来越广泛。众所周知，

窄带集总滤波器恒带宽精确理论分析，很多时候，只

现在的跳频滤波器大多是通过使用变容管 Ｊ Ｊ、ＭＥＭＳ

能靠经验和手凋来近似取得滤波器在调频范围内的

技术 和ＰＩＮ管开关ｌ３ Ｊ来调控滤波器的频率。有些

相对恒带宽和较好的插损与回波损耗。这样盲目的

时候，我们需要得到在整个跳频范围内相对带宽恒

调试浪费大量时间，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