一种大功率30-88MHz四阶腔体跳频滤波器的制作方法

本实用新型涉及无线通信领域，尤其涉及一种大功率30-88MHz四阶腔体跳频滤波器。
背景技术：
：在军民应用中，大功率跳频滤波器用于发射机功率放大器输出端口，是一种可变带通滤波器，需要其有低损耗、高抑制、快速切换等性能。其对频率的高选择性，用来滤除前端产生的无用杂波，并且对其他频率的发射机信号有较强的抑制性，对系统抗干扰能力有很大提升。目前大功率跳频滤波器在低损耗高抑制难以兼顾，并且散热效果不好，寿命不长。因此，为解决上述问题，本实用新型提供一种具有高抑制度、低损耗、散热优良以及可靠性高的大功率30-88MHz四阶腔体跳频滤波器。技术实现要素：有鉴于此，本实用新型提出了一种具有高抑制度、低损耗、散热优良以及可靠性高的大功率30-88MHz四阶腔体跳频滤波器。本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种大功率30-88MHz四阶腔体跳频滤波器，其包括射频输入端口、射频输出端口、微处理器和电源，包括结构相同的第一阻抗匹配器和第二阻抗匹配器，结构相同的第一谐振电路、第二谐振电路、第三谐振电路和第四谐振电路，结构相同的第一空气耦合窗、第二空气耦合窗和第三空气耦合窗，结构相同的第一PIN二极管阵列、第二PIN二极管阵列、第三PIN二极管阵列和第四PIN二极管阵列，以及数字控制电路；射频输入端口、第一谐振电路、第一空气耦合窗、第二谐振电路、第二空气耦合窗、第三谐振电路、第三空气耦合窗、第四谐振电路和射频输出端口顺次电性连接，第一PIN二极管阵列、第二PIN二极管阵列、第三PIN二极管阵列和第四PIN二极管阵列分别与第一谐振电路、第二谐振电路、第三谐振电路和第四谐振电路一一对应电性连接，数字控制电路分别与第一PIN二极管阵列、第二PIN二极管阵列、第三PIN二极管阵列、第四PIN二极管阵列和微处理器电性连接，电源分别与微处理器和数字控制电路电性连接。进一步优选的，第一PIN二极管阵列、第二PIN二极管阵列、第三PIN二极管阵列和第四PIN二极管阵列均包括24路结构相同且并联的PIN二极管电路；数字控制电路包括96路结构相同的数字控制子电路；96路数字控制子电路分别与第一PIN二极管阵列、第二PIN二极管阵列、第三PIN二极管阵列和第四PIN二极管阵列中的24路PIN二极管电路一一对应电性连接。进一步优选的，PIN二极管电路包括PIN二极管D1、电容C12、电容C14、电阻R14和电感L8；PIN二极管D1的正极与电感L8的一端电性连接，PIN二极管D1的负极通过电容C12接地，电感L8的另一端分别与电阻R14的一端和电容C14的一端电性连接，电容C14的另一端接地，电阻R14的另一端与一路数字控制子电路电性连接。进一步优选的，电感L8是耐高温导线穿磁珠串联高频扼流圈。进一步优选的，数字控制子电路包括三极管Q1、三极管Q2、二极管D5和电阻R18-R20；电阻R18的一端与微处理器的I/O口电性连接，电阻R18的另一端与三极管Q1的基极电性连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极分别与电阻R19的一端、三极管Q2的基极和二极管D5的正极电性连接，三极管Q2的集电极与电阻R2的一端电性连接，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端分别与电源电性连接，三极管Q2的发射极分别与二极管D5的负极和电阻R14的另一端电性连接。进一步优选的，第一谐振电路包括电感L6和电容C11；电感L6的第一端分别与电容C11的一端和PIN二极管D1的正极电性连接，电感L6的第二端与第一阻抗匹配器电性连接，电感L6的第三端和电容C11的另一端均接地。进一步优选的，第一阻抗匹配器包括电感L5；电感L5的一端与射频输入端口电性连接，电感L5的另一端与电感L6的第二端电性连接。进一步优选的，第一阻抗匹配器的电感L5是镀银铜线绕制的聚四氟乙烯骨架电感。进一步优选的，第一空气耦合窗包括电感L7和电容C13；电感L7的一端与电感L8的一端电性连接，电感L7的另一端与第二谐振电路电性连接，电容C13并联在电感L7的两端。本实用新型的一种大功率30-88MHz四阶腔体跳频滤波器相对于现有技术具有以下有益效果：(1)通过设置第一阻抗匹配器和第二阻抗匹配器，使高频的微波信号传至负载点，去除传输链路上产生的反射信号，从而提升能源效益；(2)通过设置第一谐振电路、第二谐振电路、第三谐振电路和第四谐振电路，提高跳频滤波器的高抑制性能以及对其他频率的发射机信号的抑制性；(3)通过设置第一PIN二极管阵列、第二PIN二极管阵列、第三PIN二极管阵列和第四PIN二极管阵列，通过改变数字控制电路输出的电压来控制PIN二极管的导通和截止达到改变谐振电容值的目的，实现快速调频，提高频率的高选择性；(4)通过设置第一空气耦合窗、第二空气耦合窗和第三空气耦合窗，实现滤除前端产生的无用杂波和阻抗变换的功能；(5)整个装置可以同时兼顾低损耗和高抑制特性，提高滤波器的射频匹配特性，散热性好。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型一种大功率30-88MHz四阶腔体跳频滤波器的结构图；图2为本实用新型一种大功率30-88MHz四阶腔体跳频滤波器的电路图；图3为本实用新型一种大功率30-88MHz四阶腔体跳频滤波器中数字控制子电路的电路图。具体实施方式下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。如图1所示，本实用新型的一种大功率30-88MHz四阶腔体跳频滤波器，其包括射频输入端口、射频输出端口、微处理器15和电源16，还包括结构相同的第一阻抗匹配器1和第二阻抗匹配器2，结构相同的第一谐振电路3、第二谐振电路4、第三谐振电路5和第四谐振电路6，结构相同的第一空气耦合窗7、第二空气耦合窗8和第三空气耦合窗9，结构相同的第一PIN二极管阵列10、第二PIN二极管阵列11、第三PIN二极管阵列12和第四PIN二极管阵列13，以及数字控制电路14。第一阻抗匹配器1和第二阻抗匹配器2，使高频的微波信号传至负载点，去除传输链路上产生的反射信号，从而提升能源效益。在本实施例中，第一阻抗匹配器1和第二阻抗匹配器2结构相同，第一阻抗匹配器1和第二阻抗匹配器2均包括镀银铜线绕制的聚四氟乙烯骨架电感，如图2所示，第一阻抗匹配器1中的电感定义为电感L5，第二阻抗匹配器2中的电感定义为电感L16，电感L5的一端与射频输入端口电性连接，电感L5的另一端与第一谐振电路3电性连接，电感L16的一端与射频输出端口电性连接，电感L16的另一端与第四谐振电路6电性连接。第一谐振电路3、第二谐振电路4、第三谐振电路5和第四谐振电路6，分别实现选频和组成阻抗匹配电路。在本实施例中第一谐振电路3、第二谐振电路4、第三谐振电路5和第四谐振电路6结构相同，因此，在此只介绍第一谐振电路3，如图2所示，第一谐振电路3包括电感L6和电容C11；具体的，电感L6的第一端分别与电容C11的一端和第一PIN二极管阵列10电性连接，电感L6的第二端与电感L5的另一端电性连接，电感L6的第三端和电容C11的另一端均接地。其中，在实际应用过程中，第一谐振电路3、第二谐振电路4、第三谐振电路5和第四谐振电路6均可以等效为一个内部镀银的中空金属柱体和一个长40cm左右且镀银的螺杆，并且四个中空金属柱体可以呈直线排布，也可以呈三角形排布，中空金属柱体的不同排布方式，可以降低损耗；第一阻抗匹配器1和第二阻抗匹配器2分别与第一谐振电路3和第四谐振电路6等效的中空金属柱体电性连接。第一PIN二极管阵列10、第二PIN二极管阵列11、第三PIN二极管阵列12和第四PIN二极管阵列13，通过改变数字控制电路14输出的电压来控制PIN二极管的导通和截止达到改变谐振电容值的目的，实现快速调频。在本实施例中，第一PIN二极管阵列10、第二PIN二极管阵列11、第三PIN二极管阵列12和第四PIN二极管阵列13所在印制板回流焊在谐振单元顶部，以增强散热；PIN二极管阵列、数字电路和电源16分属在不同金属腔内以防止电磁干扰；第一PIN二极管阵列10、第二PIN二极管阵列11、第三PIN二极管阵列12和第四PIN二极管阵列13结构相同，并且每个均包含了24路结构相同且相互并联的PIN二极管电路，每一路PIN二极管电路需要一路控制PIN二极管导通和截止的控制电路，因此数字控制电路14包括96路结构相同的数字控制子电路，在此只介绍一路PIN二极管电路和一路数字控制子电路，如图2所示，PIN二极管电路包括PIN二极管D1、电容C12、电容C14、电阻R14和电感L8；具体的，PIN二极管D1的正极与电感L8的一端电性连接，PIN二极管D1的负极通过电容C12接地，电感L8的另一端分别与电阻R14的一端和电容C14的一端电性连接，电容C14的另一端接地，电阻R14的另一端与一路数字控制子电路电性连接，其中，电感L8是耐高温导线穿磁珠串联高频扼流圈，以阻断数字信号串扰射频信号，同时避免射频信号泄露至数字电路板上，每路PIN二极管电路的PIN二极管的正极均与第一谐振电路3中的电容C11的一端电性连接。在本实施例中，微处理器15的输出端可以驱动数字控制子电路驱动或停止，进而控制PIN二极管的截止和导通，微处理器15只要是39vf系列的芯片均可以，本实施例中微处理器采用，如图3所示，数字控制子电路包括三极管Q1、三极管Q2、二极管D5和电阻R18-R20；具体的，电阻R18的一端与微处理器15的输出端电性连接，电阻R18的另一端与三极管Q1的基极电性连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极分别与电阻R19的一端、三极管Q2的基极和二极管D5的正极电性连接，三极管Q2的集电极与电阻R2的一端电性连接，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端分别与电源16电性连接，三极管Q2的发射极分别与二极管D5的负极和电阻R14的另一端电性连接。考虑到微处理器15的输出端口不够数字控制子电路分配，因此，本实施例中，还使用到控制信号转换芯片PCF8574来扩展I/O口，PCF8574通过两条双向总线使微处理器15实现远程I/O口扩展，PCF8574具有8个准双向I/O口，可以通过三个硬件地址引脚寻址8个器件，以此来扩展I/O口。第一空气耦合窗7、第二空气耦合窗8和第三空气耦合窗9，实现滤波和阻抗变换的功能。在本实施例中，第一空气耦合窗7、第二空气耦合窗8和第三空气耦合窗9结构相同，在此只介绍第一空气耦合窗7，如图2所示，第一空气耦合窗7包括电感L7和电容C13；具体的，电感L7的一端与电感L8的一端电性连接，电感L7的另一端与第二谐振电路4电性连接，电容C13并联在电感L7的两端。其中，在实际应用过程中，第一空气耦合窗7、第二空气耦合窗8和第三空气耦合窗9等效为并联的电感和电容，在实际电路中并不存在。本实施例中的电源16为数字控制电路14提供所需正电压，以及-3.3V和+24V电压。本实用新型的滤波器的技术指标为：指标名称技术指标单位频率30-88MHz插损≤1.7dBSWR≤1.5/3dB相对带宽4.5％/功率容量100W10％抑制≥45dBc2～5次谐波≥65dBc以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。当前第1页1 2 3