基于LTCC的数控跳频滤波器设计

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高速发展的通讯技术,使得频谱资源日益紧张,提高频谱资源利用率迫在眉睫。跳频通信技术能在一个频段内不断的切换工作频点,不仅提高了频谱利用率还具有抗干扰、隐蔽性高等优点。在跳频通信系统中,跳频滤波器至关重要,其性能决定了整个系统中信号的收发质量。在电子技术迅猛发展的今天,各类电子产品都朝着更小、更轻的方向发展,因此,开展跳频滤波器的小型化研究具有重要意义。本文的工作为设计一种数控跳频滤波器,工作频段为225MHz512MHz,并结合低温共烧陶瓷(LTCC)工艺实现其器件的小型化。该跳频滤波器既可以充当无线电接收机高频前端的预选滤波器,又可以用作发射机激励级的输入。首先推导了低通原型滤波器到耦合谐振带通滤波器的变换原理,结合ADS仿真工具分析了LC带通滤波器的跳频特性,并通过优化及电路结构变换得到了跳频滤波器的各项参数值。然后研究了LTCC埋置电感的建模与仿真方法,分析了介质层厚度、导体宽度、导体厚度、线圈所围面积等结构参数对埋置电感的电性能的影响,并以此为依据,将跳频滤波器中的电感设计成电性能优良的三维螺旋电感,埋入LTCC基板中。其次研究了跳频滤波器中电容阵列取值的计算原理,在ADS中搭建出电容阵列的仿真电路,该电路可以模拟12组电容阵列的导通截止情况,根据给定的12组电容值即可遍历出所有电容的组合值。接着采用单片机、PIN驱动芯片等完成了测试板的设计,对跳频滤波器样件进行了装配、测试。测试结果能覆盖整个225MHz512MHz频段,其中插入损耗小于9dB,驻波比小于2,在f0?35MHz处抑制大于20dB,其外形尺寸为22mm×18mm。最后,分析了测试结果中的插入损耗,仿真了单路电容和双路电容引入插入损耗的区别,并针对减小插入损耗提出了改进方法。
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