CPF腔体滤波器性能分析

内蒙古电大学刊 2007年第4期(总第92期) CPF一200腔体滤波器性能 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 王石峰 (民航呼和浩特空管中心，内蒙古 呼和浩特 010070) [摘 要」分析了意大利产vHF电台配套的PcF一200型腔体滤波器的性能特点和具体结构及该滤波器在工程调试 中的一些技巧。 [关键词」传输线 谐振腔 调谐 选择性 插入损耗 反射损耗 [中图分类号ly243.1[文献标识码]注[文章编号11672一3473(2姗)以一0067一03 我国民航机场高频电台、地空通信设备普遍配套了腔体 滤波器。可以说滤波器是其配套电台的门户，其滤波特性的 优劣，直接关系到收发信机作用的最佳发挥。本文以意大利 产vHF电台配套的PcF一200型腔体滤波器为例说明，但 也适用于德国R&5电台配套滤波器。 此腔体滤波器为频点可调整带通滤波器，调节范围在 118MHz到137MHz。对于单个腔体，厂家给出的技术指标 为:插人损耗小于等于2.ZdB，偏离谐振点sooKHz衰减大于 等于15dB，反射损耗大于等于15dBo 实际工作中应该因地制宜，合理地调整滤波器特性指 标。如在本场使用，服务半径小，电磁环境差，信号场强强。 此时插入损耗选择在2.ZdB左右为宜，这时腔体的选择性 较好。如果是航路遥控台，其服务半径大，信号场强弱，此时 插入损耗选择在1.7dB左右为宜，这时对有用信号衰减小。 在具体的调试工作中，腔体滤波器要调整到合适的工作 指标，须工程技术人员对腔体的结构有所了解。这样在实际 工作中便不会走弯路，获得事半功倍的效果。 1 腔体滤波器的原理与结构 图1.1为PCFeeZoo型腔体滤波器的轴向剖面图。观其 结构，该腔体滤波器为一段终端短路同轴传输线。下面就从 此人手展开分析。 1.1终端短路传输线 根据传输线理论，对介质为空气，损耗近似为零的终端 短路传输线(PCF一200完全满足此条件)，在角频率为。的 正弦信号激励下，线上任一点电压、电流、阻抗分别为: U(xt)=一1oZcsi、tsi心二灯入 (1) 1(xt)二1oco、tcosZ二x/入 (2) 2(xt)二一zctgottgZ二灯入 (3) 上述算试中乙为传输线的特性阻抗几为短路点电流，x 为以短路点为零点沿传输线轴线的坐标。入为电磁信号波长。 分析(1)(2)式知，终端短路传输线上任一点信号的相位 角和传输线长度变量x无关，只随时间变量t变化。这说明 信号波形不沿x方向移动，这种情况称之为驻波。但信号的 振幅随x变化，在x为0，VZ、入等处，电压幅度为零，电流幅 度为最大，说明此处磁场最强。在x为V4，3刀4等处，电流 幅度为零，电压幅度为最大，说明此处电场最强。 分析(3)式知，在x为VZ、入等处，传输线阻抗为零，相 当于集中参数串联谐振电路。在x为V4，3刀4等处，传输 线阻抗为无穷大，相当于集中参数并联谐振电路。偏离前述 谐振点，传输线阻抗随时间在容性和感性间来回变化。 }!{}{}T! !!-一!’川祝 卜一·一·一·一·一。一·一·一一·一·一·一，一一州 {};1}1 ! L }1{11{1幻 图 1.1 图1.2 1.2 同轴谐振腔 由前文分析知，长度为丫4终端短路同轴传输线，有集 中参数LC并联谐振电路的特点。那么将其接入射频电路， 它便有频率择作用。同轴谐振腔就是根据此原理制成的。 在腔体谐振点，信号插人损耗小、藕合输出大。偏离腔体谐 [收稿日期]加06一09一05 〔作者简介〕王石峰(1974一)，男，呼和浩特白塔机场空管中心通信科，工程师。 王石峰 振点，信号插人损耗大、祸合输出小。 图1.2为v4同轴谐振腔原理图。可知在腔体谐振时， 其内外导体短路端，磁场强度最大、电场强度为零，其内外导 体开路端，磁场强度为零、电场强度最大。这时在腔体的开 潞端存在电磁场对外辐射损耗，为消除V4同轴腔这一缺陷， 须将腔体开路端封闭，其结构如图1.3，这样便构成电容负载 同轴腔。因其开路端分布电容增大，腔体的谐振频点相应降 低。为获得原来的工作特性，必须将腔体的长度适当缩短。 学术研究 腔体滤波器粗调设备连接如图22，滤波器粗调原则是 调整腔体内导体，使其藕合输出达到最大。滤波器调整前， 应粗略的测定腔体原来的谐振频点。如腔体未来谐振频点 高于原来频点，旋出腔体内导体，如腔体未来谐振频点低于 原来频点，旋入腔体内导体。以调整到滤波器插人损耗最小 为标准，也就是祸合输出最大为止。一般此时腔体插人损耗 在2.sdB左右。 t t {}tT乍椒多 }聋 工 一L 4工工扛扮寸 图1.3 实际工作中，为进一步减小腔体体积，采取专门增大腔 体开路端分布电容的措施。我们要讨论的PCF一20()型腔 体滤波器，就是采用增加开路端内导体线径的办法来增大分 布电容的，如图1.1。 PCF一200型滤波器工作频段为118MH:到137MH:， 其调谐方式采用内导体旋人的办法。相对于127MH:中心 频点，低频段工作将内导体旋人腔体，高频段工作将内导体 旋出腔体。射频信号对腔体的激励(藕合)采用的是磁偶极 子激励(祸合)方式，这是因为腔体调谐时其磁场最强点(磁 辆合点)为一固定点，在腔体短路端。电场最强点(电祸合 点)为一变动点，在腔体开路端。 图2.2 2，2 腔体性能指标间关系 厂家给出腔体的三大指标为:插人损耗、反射损耗、频偏 sooKHz衰减(选择性)。实际调试中上述指标相互联系，不 能只追求某一指标而牺牲其他参数，应因地制宜地选取滤波 器的工作指标。这就需要调试人员了解上述指标间的相互 关系，这样才能将滤波器尽快的调整到所需的工作频点。 2 腔体滤波器调试技巧 精确调试PCF一2(X)型腔体滤波器，需要射频信号发生 器、频谱分析仪、功率计、定向祸合器、50豆假负载。正式调 试前，应将电子仪器加电预热，以提高测试准确性。 2.1滚波器粗调 在滤波器调整前，首先要以收发信机发射信号为标准， 确定滤波器的输入与输出端。对滤波器而言，虽输人端与输 出端是互易的，但输人端接收发信机，输出端接天线，因二者 特性阻抗异同，经输入和输出端祸合到滤波器内部的阻抗便 有差异，这也就唯一地确定了调整好滤波器的输人及输出 端。当然在滤波器调整前，其输人及输出是任意 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的。 滤波器在接人仪器粗调前，须首先校准测试仪器。其连 接如图2.1，射频信号发生器输出odBm，频率为滤波器工作 频点的单载波信号。然后设置频谱仪，考虑到腔体滤波器调 试完毕后，须测试其频偏sookHz衰减，所以频谱仪SPAN设 置为1.ZMH:较为合适。 s b c 图2.3 滤波器和外部设备连接时，腔体内的磁偶极子面和磁力 线垂直时(图2.3a)信号藕合最紧。磁偶极子面和磁力线有 一定角度时(图2.3b)信号藕合变松。磁偶极子面和磁力线 平行时(图2.3c)为零祸合。实际工作中为减小滤波器的插 入损耗，尽量将磁偶极子调整到图23a的位置。但是这又 带来了其他矛盾。 前文分析知，腔体滤波器谐振时，相当于集中参数并联 谐振电路，如图2.4a。腔体滤波器本身的损耗很小，Q值很 高。但是经磁偶极子接人信源和信宿后，其集中参数等效电 路如图2.4b。这时腔体滤波器的Q值随外接设备的藕合 松紧而变化。 图2.1 图2.4 68 内蒙古电大学刊 对于图2‘4c电路，其Q值为峋CR，吻为其谐振频点 并且图2.4c电路为图2.4b电路的等效形式。其中电阻R 为信源内阻R:，负载电阻RL的等效电阻。所以腔体滤波器 与外设备紧藕合，等效的损耗电阻R变小，腔体滤波器Q值 降低，选择性变差，反之腔体Q值升高，选择性变好。所以 说腔体的选择性与腔体的插人损耗是对立统一的两个指标， 须根据实际情况而选取。而腔体的反射损耗是设备间特性 阻抗祸合问题，在初步确定插入损耗的前提下，尽量将收发 信机在腔体内激发的信号由负载端藕合吸收，由此便可减小 此参数。但这又可能因负载祸合松紧的变化影响到腔体的 其他参数。 2.3 滤波器细调 滤波器粗调初步确定了它的插人损耗及选择性指标。 滤波器细调是在腔体输出端接人50豆假负载情况下，通过 调节腔体输出祸合端和腔体内导体使腔体输入端反射信号 最小，并最后确定它的其它指标。在接人仪器调整前先须校 准仪器，其仪器连接如图2.5。 2007年第4期(总第92期) 配合调节，其中任一参数的微动都要相应的微调另一参数。 在接50Q负载情况下最后调整所得反射电平，要比图2.5 全反射情况下的反射电平低40dB以上。之后还要按图2.2 连接仪器查看腔体的选择性及插入损耗是否满足其指标要 求。如不满足要求，按图2.2连接仪器，微动腔体激励输人 端(调输人祸合)，而后按图2.6再次细调腔体，如此反复调 试才能将腔体调整到合理的工作状态。 2.4 滤波器统调 滤波器细调是在腔体输出端接50Q假负载情况下得到 的技术指标，在实际工作中当腔体输出端接人射频天线后， 它在118MHz到136MHz的频段内的特性阻抗不可能完全 是50Q，显示出一定的电抗特性，经输出磁偶极子祸合到腔 体内部便影响其谐振频点，受此影响腔体反射也增大。这时 需按图2.7连接仪器统调腔体。 图2.5 仪器校准是在全反射条件下进行的，注意此时定向藕合 器反射藕合输出端(接频谱仪端)有一定荆合损耗，在实际调 试读数时应减去此损耗。滤波器细调仪器连接如图2.60 腔体滤波器细调，须耐心细致的反复调节腔体藕合输出 端(调输出祸合)和腔体内导体(调腔体谐振点)，二者之间应 图2.7 腔体滤波器统调只需微调其内导体使频谱仪读得反射 信号最小便可，无须调整输人(输出)激励(藕合)环。最后将 腔体接人实际通信系统检测收发信机输出端驻波比，如其大 于1.2小于1.5可微调腔体内导体(因收发信机接入系统引 起信源阻抗微变)，使其接近1。如调整好的腔体接人系统 后驻波比大于1.5，这时应检查天馈线系统，不可盲目的调 整腔体，否则很可能因为外部系统故障而盲调腔体，使调整 腔体的工作前功尽弃。 到此腔体滤波器调谐完毕，最后应将腔体各部分紧固螺 钉螺母锁紧，做好相应的标记，工作即告完成。 〔资任编辑:张建荣] (上接第28页)单纯依靠目前节水技术力量也难以承受日益 复杂的综合性很强的节水任务。因此，必须提高节水人员素 质，加强科学技术力量的横向联合，此外必须加大节水资金 投人，注重节水技术经济分析，以提高节水经济效益。 〔参考文献〕 【1〕廖泽前.如何促进水资源的可持续发展〔J〕.广西电力报.2002， (7). 【2」刘 跃 中国水资源与可持续发展【J」中国水资源与可持续发 展，1998，(5). 〔3]楚泽涵水资源问题应引起关注「J」.古地理学报，20以)，(4). 〔4」李圭白，李 星‘水的良性循环与城市水资源〔J〕.中国工程科学， 2(X)1，(6)， 〔资任编辑:联 群〕 69