225～400MHz窄带跳频滤波器的研制

摘要

高速发展的无线通讯，使得频谱资源缺乏的问题越加凸显，迫切需要提高频谱利用率。跳频通信能够在一个频段范围内的多个通道之间切换，提高了频谱利用率，同时它还具有很强的抗干扰和保密性能。跳频滤波器作为跳频通信系统中不可或缺的器件，决定着整个系统能否稳定高效地工作。而窄带跳频滤波器中心频率容易受外界因素影响发生漂移，导致有用信号不能落在频带内或者系统性能变差。因此，研究窄带跳频滤波器的温度稳定性很有必要。
　　本文从抽头梳状线谐振器理论出发，利用电路仿真得到跳频滤波器的等效电路参数。随后通过推导滤波器外部Q值和耦合系数与群时延的关系，将滤波器等效电路与三维模型联系起来。通过三维场仿真得到跳频滤波器的结构参数，根据这些参数制作滤波器并调试。
　　由于设计的跳频滤波器结构中既有金属腔体结构，又有集总电路，因此影响滤波器温度稳定性的因素很多。本文主要考虑金属腔体的热胀冷缩引起跳频滤波器中心频率的漂移，并创新地提出在集总电路中采用负温度系数介电常数电路板补偿滤波器的温漂。利用三维场仿真得到温度变化时滤波器各参数对中心频率的影响，以及负温度系数介电常数电路板对于滤波器温漂的补偿效果。然后制作一个经过温度补偿的跳频滤波器与未经温度补偿的滤波器进行对比，验证该温度补偿方案有效可行。
　　最终，本文设计制作了一款225~400MHz窄带跳频滤波器，整个频段内相对带宽小于2％，插损小于5dB，端口驻波比小于1.5，30dB/3dB抑制小于7，-40℃~75℃范围内温度频率系数小于±20ppm/℃。

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1 绪论

1.1 跳频滤波器的研究意义和目的

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 主要内容及论文安排

2 滤波器设计基本理论

2.1 滤波器分类及主要参数

2.2 低通原型及频率变换

2.3 阻抗/导纳变换器

2.4 本章小结

3 跳频滤波器的设计与制作

3.1 跳频滤波器电路模型及其仿真

3.2 跳频滤波器选频电路

3.3 跳频滤波器三维结构模型及其仿真

3.4 跳频滤波器制作与测试

3.5 本章小结

4 跳频滤波器稳定性研究

4.1 参数仿真模型的建立

4.2 参数仿真与分析

4.3 实物稳定性测试

4.4 本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间完成的研究成果