电调谐LC滤波器的研究与设计

由式(13)可得到要获得规定的频率调谐范围时，谐振电路中所需要变容管的参数——最大结电容和最小结电容比。

2.4 变容管谐振回路的跟踪

一些设备要求在调谐时，2个或多个同时调谐的电路之间的频率关系保持恒定，即称之为跟踪(Tracking)。这要求各变容管在任意调谐电压时的偏差均很小。在要求覆盖相同的频率宽度，但各自的起止频率不同时。(比如超外差式接收机中本振和射频电路就是这样)，就需要特别留意减小跟踪误差。根据前述对不同的变容管，可以通过串联或并联不同的电容来减小跟踪误差，其所必须预先考虑的频偏可描述为：

3 电路仿真

通常，电调谐滤波采用双极点调谐滤波，谐振回路分为串联谐振回路和并联谐振回路，通过电感或电容进行耦合。此电调滤波器采用的是并联谐振回路，用电感进行耦合。在进行仿真之前，需要建立仿真模型和设计各种参数。基于以上模型，利用ADS软件对电调滤波器进行电路设计和仿真。由于系统要求对该电调滤波器进行AGC控制，所以在仿真时加入双栅FET。传输函数S21、频率范围设在10～350 MHz、电容在2.6～39 pF之间变化，仿真使用的放大器是NE25118。最终的ADS模型仿真结果如下面两组曲线所示。若LC滤波器不使用放大器，仿真结果中可以看出滤波器的插损在2～3 dB左右。

4 试验结果及讨论

仿真后依照仿真的结果选择印制板材料FR4，厚度，设计PCB微带线宽高比，在进行结构设计及装配时，一定要考虑结构紧凑、合理，最后用惠普公司的网络分析仪来测试滤波器。

元件品质因素Q不够大，会在截至范围内使频率响应下凹或变圆滑，有限的Q值也将引起任意阻带的零点附近的抑制变差，使得滤波器的插入损耗增加。所以使用Q值较大的变容二极管和电感时，滤波器波形得到明显改善，但由于实际原因，测试时用的是国产变容管ZTV9800，Q值较低，所以对波形有一定的影响。由于考虑到在系统中，对此电调滤波器将进行AGC控制，即电路自适应地调整信号通道增益的装置能保证模拟信号不超出模拟器件的线型范围，所以项目采用工作频率在100～1 300 MHz的双栅FETS888T作为放大器，由于实际采用的放大器和设计时用的放大器存在差异，放大倍数也不相同，故测试结果和仿真结果相比，得到的S21值不同，且波形也存在一定差异，这些问题有待进一步解决。图5，图6为在各个调谐电压(DC)下的测试结果。

加上不同的直流偏压时，变容二极管的电容值会发生改变，单个谐振器的谐振频率也发生变化，滤波器的中心频率相应地发生移动，从而实现滤波器的电调。

从测试中可以看出，调谐频率100～250 MHz，随着中心频率的增大，相对带宽虽略有所增大但变化不大，都是窄带滤波器。在增益方面，放上放大器以后，100～250 MHz频段内增益在7.5～12 dB之间，全频段幅度一致性在4 dB以内，带外抑制大于40 dB，并具有良好的温度性能和较小的插入损耗(选用GaAs高Q值的变容管可得到进一步改善)，符合实用要求，也和仿真结果相符合。

在理论上，滤波器的波形左右两边应该是大致对称的，但在测试结果中100 MHz左右有一个很陡的衰减是因为放大器的下限工作频率在100 MHz以上，所以100 MHz以下的信号没有得到放大而造成的。若能采用工作频率的起始频率在100 MHz以下的放大器，上图低频段的波形将会改善很多。值得一提的是，在有源滤波器中选择放大器时要慎重考虑放大器的直流失调和摆率限制等问题。

5 结语

电调滤波器的设计是一个需要不断研究并且完善的领域，设计中可以看出电调滤波器调谐元件的Q值对滤波器的性能影响非常大，所以采用Q值较高的器件调谐元件或设计补偿低Q值的幅度均衡器很有必要。在采用电压调谐时，选用的隔直电容也会参加调谐，当电调滤波器指标要求较高时，也应该慎重选择。此电调滤波器体积小，只有30 mm×30 mm×15 mm。其主要性能均达到设计要求，且调试简单，稳定可靠，成本低廉，同时也可使小型化系列产品更加完善。

作者：林彬，张玉兴 (电子科技大学 电子工程学院 四川 成都 610054)