江 燕，廖 伟，张海玉（同方电子科技有限公司，江西 九江 332100）
摘 要：可调谐滤波器作为设备的重要组成部分，它规划好坏直接影响了微波设备的功能方针。本文规划了一种根据DTC技能的420 MHz～520 MHz可调谐带通滤波器，论述了该滤波器的原理以及长处，进行了仿真和制造，仿真成果、测验成果与规划要求契合，该规划办法具有较高的运用价值。
关键词：DTC技能；双调谐技能；ADS仿真软件。
0 导言
滤波器从凌乱的信号频谱中提取有用信号频率，滤除作业频段以外的无用信号，能够增强设备抗搅扰才能，有用进步设备灵敏度功能，在调频电台、无线电监测、电子对抗等军事装备中广泛运用。近年来，跟着移动通讯的开展，各种电磁噪声、电磁搅扰叠加在有用电磁频谱之上，形成设备信号失真、功能下降，研讨微波可调谐滤波器具有十分重要的含义和实践运用价值。
关于微波可调谐滤波器，除了频率、带宽、插损、回波损耗等功能方针，调谐速度、调谐规模等方针相同重要，而调谐速度方针取决于滤波器的调谐方法。跟着新技能和新资料在微波可调谐滤波器中的运用，现代微波可调谐滤波器分为YIG（Yttrium-Iron-Garnet）滤波器、BST（Barium Strontium Titanate）滤波器、变容二极管滤波器、MEMS（Micro-Electro-Mechanical-Systems）滤波器等。YIG滤波器选用磁调，可调规模宽，可是体积大，调谐速度慢，本钱高；BST滤波器质量要素低，线性度较差；变容二极管滤波器调谐速度快，可是线性度较低；MEMS滤波器体积小，调谐速度快，可是需求杂乱的偏置电路，工艺集成度要求较高。
跟着CMOS微电子集成工艺的迅速开展，半导体数字可调电容DTC（Digitally Tunable Capacitor）被用于微波可调谐滤波器中，本文介绍的便是根据DTC技能的420 MHz～520 MHz可调谐带通滤波器。
1 组成及原理
1.1 组成
可调谐带通滤波器 [1] 由DTC和空心电感体构成，电路组成如图1所示。
1.2 根据DTC的带通滤波器原理
DTC技能是经过长时间开展现在已得到老练运用的技能，其运用了MEMS（微机械机电体系）来完成内部电容的改动，在天线可调匹配网络等方面运用广泛，具有高Q值、高线性度、接受功率大、易编程操控、易变电容阵列且本钱低、体积小、功耗低一级特色，大大优于变容管等器材的功能。
根据DTC的可调谐带通滤波器 [1] 选用数字可调电容来完成并联LC谐振器，具有相对带宽较窄、插入损耗低、体积小、调谐速度快、接受功率大和制造简略等长处。
运用契合MIPI规范的SPI接口对可调谐滤波器进行全数字调控，电路原理图如图2。
1.2.1 原理规划
谐振回路选用LC集总参数模型 [2] 规划，整个回路关闭在屏蔽空间内，削减彼此搅扰。经过改动谐振回路中的电容值来到达换频意图。因为要完成全频段掩盖，因而电容的选定有必定要求：
（1）可调电容极值要能够掩盖频段高、低频率；
（2）最小可调电容要能够确保滤波频段内不呈现遗失频点。
本谐振回路中的电容选用数字可调电容完成，其功能方针彻底满意规划要求。首要功能如表1所示。
如图1所示，谐振回路选用双调谐电容耦合方法。双调谐为彻底对称电路方法，理论要求两头电感值和电容值均持平，实践会存在差错导致滤波器波形变形，下降滤波器方针，因而在规划和调试过程中需尽量削减差错。规划时削减差错方法首要有理论核算和ADS仿真核算。
LC带通滤波器的方针首要取决于器 件 L 和C的无载Q值，Q值越高带通滤波器功能方针越好，因而在规划时尽量选取具有较高Q值的L和C。本滤波器规划时，电感L选取了Spring公司的空心线圈产品；电容C选用的是DTC产品，其Q值特性如图3所示。从图3中可知电容值越小时Q值越高，因而在满意功能方针要求情况下尽量选取容值较小部分。
1.2.2 ADS仿真
DTC技能；双调谐技能；ADS仿真软件。归纳考虑规划要求后，选用了别离元件与DTC电容调配规划方法，根据滤波器的衰减特性，确认双调谐谐振回路能够满意规划方针。
运用ADS仿真软件 [3] 树立如图4所示的原理仿真图，并得到如图5、图6所示的数据成果，可知ADS原理仿真成果满意规划要求。
1.2.3 理论核算
因为双调谐回路无载Q值和耦合度适配存在频带规模约束，一起根据选用的DTC器材WS1050的电容值规模，然后能够经过如下公式 [2] 核算：
阐明： f L 为频段内最低频率； f H 为频段内最高频率；∆C为频段内最大切换电容差值（规划规划值）。
2 实践规划
2.1 什物规划
根据规划要求其频率较高、接受功率大的特性，因而需求留意以下三项：
1）资料挑选：基板资料什物规划选用的是RogersRO4350B的板材，其具有以下特色：
a）介电常数比较小，削减滤波器损耗；
b）该板材为陶瓷板材，有利于器材散热。
2）电路规划和布板 [4] ：双调谐回路为对称式电路，在规划时应尽量确保输入/输出电路对称；别的，因为规划频率较高然后各器材布局时不要间隔间隔不宜过大；
3）WS1050容值挑选：因为容值改变规模内Q值差异较大（如图3所示），然后运用时选取Q值较高的电容区间运用。
2.2 什物测验方针
根据上述规划，在什物调试过程中存在一些差错但不影响全体功能。
选用Agilent 矢量网络分析仪对滤波器进行了调试和测验，得到如图7~图11所示的什物丈量曲线和如表2所示的WS1050设置电容值。由此成果可知，本规划方案现已到达规划方针要求。
因为散布参数和WS1050内部电容值的差异导致设置电容值不是彻底对称，详细设置容值如表2所示。
3 规划方针
（1）频率：420 MHz~520 MHz；
（2）最大输入功率：1 W；
（3）驻波比：≤2.0；
（4）1 dB带宽：≥5%；
（5）插损：≤2.5 dB；
（6）挑选性：≥10 dB（违背f 0 +2 MHz以外）；
（7）作业温度：﹣25 ℃～55 ℃。
（8）尺度：25 mm×20 mm×7 mm（长×宽×高）。
4 定论
本文规划的微波可调谐滤波器根据DTC技能，具有体积小、本钱低、接受功率高、调谐速度快和电路简略等长处，习惯现代日益杂乱的电磁环境要求，满意射频和微波通讯领域中器材小型化、高功能要求，有着十分广泛的运用远景。
参考文献
[1] 甘本波，吴万春.现代微波滤波器的结构与规划[M].北京：北京科学出版社，1973.
[2] LUDWIG R，BOGDANOW G.射频电路规划：理论与运用[M].王子宇，王心悦，等，译.2版.北京：电子工业出版社，2013.
[3] 徐兴福 .ADS2008 射频电路规划与仿真实例[M].2版.北京：电子工业出版社，2013.
[4] 余静波 .根据ADS2009 微带带通滤波规划优化[J].通讯技能，2010,43（11）：26-27,30.
[5] Altium Designer 10从入门到通晓-2版[M].北京：机械工业出版社，2011.
作者简介
江燕(1981—)，女，工程师，研讨方向为电子线路和无线电通讯。
本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第01期第75页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
