抑镜滤波

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卫星信号经天线进入接收机,经过前置放大后送入射频滤波器。射频滤波器能滤除带外干扰和杂散信号,对信号进行预选,减少由于混频器的非线性引入的各种干扰。

外差式接收机的最大缺点是组合干扰频率点多。这是因为变频器往往不是一个理性乘法器,而是一个能完成相乘功能的非线性器件,它将进入的有用信号(频率为image: bk071531m_1.gif)和本振信号(频率为image: bk071531m_2.gif),以及混入的干扰信号通过变频器非线性特征中的某一高次方组合产生组合频率,若它们落在中频频带内,就会形成对有用信号的干扰。这些组合频率引起的干扰成为寄生通道干扰。

在寄生通道干扰中,一种称为镜像干扰的现象最为严重。镜像频率(image: bk071531m_3.gif)信号是相对于与有用信号而言位于本振信号的另一侧,且与本真频率之差也为中频image: bk071531m_4.gif的信号。在导航定位接收机的混频级中,采用的本振频率低于信号频率,所以镜像频率为:

image: bk071531m_5.gif

如果镜像频率信号没有被变频器前面的电路滤除而进入了变频器,即使变频器十一个理想的乘法器,镜频信号与本振信号混频后得到的也是中频信号,因此中频滤波器无法将其滤除。

要消除镜像频率干扰,不让它进入混频级,就要靠前面的射频滤波器来滤除镜像频率信号。射频滤波器一般设计为带通滤波器,带通滤波器能否有效滤除镜频干扰信号,关键看滤波器的品质因数Q。为了有效消除镜像频率干扰,一般要求镜像抑制滤波器的抑制度不小于50dB。

射频(抑镜)滤波器的设计指标及其实现:

用户接收机射频滤波器的中心频率设计为系统工作频率,表示为C1。其他设计指标为:

带内起伏image: bk071531m_6.gif 1dB;

在镜频处损耗不低于50dB;

50MHzimage: bk071531m_33.gif 3dB带宽image: bk071531m_34.gif 100MHz,通带内端口反射系数image: bk071531m_35.gif -20dB;

输入、输出阻抗为50Ω。

在实际电路中,工作频率超过500MHz的滤波器是难以用分立元件实现的,这是因为工作波长与滤波器元件的物理尺寸比较接近,从而会造成多方面的损耗并使电路性能严重恶化。在该滤波器的实现中,我们采用耦合微带线来代替集总参数元件。 滤波器的实现分以下三个步骤:

(1)根据设计要求(需要的衰减和波纹等)来确定采用巴特沃斯、切比雪夫或者椭圆滤波器等设计方法后,设计者可以确定标准低通滤波器参数g0,g1.......

依据前面提到的射频滤波器的设计要求,我们决定选择巴特沃斯低通滤波器作为设计原型,因为在这种滤波器的衰减曲线中没有任何波纹,所以也称为最大平滑滤波器。如果选用四阶最大平滑滤波器作为设计目标,那么对应的低通滤波器归一化元件参数为:g0=1;g1=0.7654;g2=1.8478;g3=1.8478;g4=0.7654;g5=1。

(2)确定归一化带宽、上截止频率和下截止频率。根据滤波器特性及对下截止频率image: bk071531m_7.gif和上截止频率image: bk071531m_8.gif以及中心频率image: bk071531m_9.gif的要求,可以确定滤波器的归一化带宽BW为 image: bk071531m_10.gif (1)

传输线的奇模特性阻抗和偶模特性阻抗可分别由下列(2)式和(3)式来表达;

image: bk071531m_11.gif (2) image: bk071531m_12.gif (3)

(2)式和(3)式中的下标表示耦合段单元,image: bk071531m_13.gif是滤波器输入、输出端口的传输线特性阻抗。当image: bk071531m_14.gifimage: bk071531m_15.gifimage: bk071531m_16.gif时,image: bk071531m_17.gif分别由(4)(5)(6)式表示:

image: bk071531m_18.gif(当image: bk071531m_32.gif时)(4)

image: bk071531m_19.gif(当image: bk071531m_31.gif时) (5) m image: bk071531m_20.gif(当image: bk071531m_30.gif时) (6)

滤波器中心频率为C1,image: bk071531m_21.gif,从而可得出下截止频率image: bk071531m_22.gif和上截止频率image: bk071531m_23.gif;联合(1)式可以得到归一化带宽BW之值。

由归一化带宽和(2)~(6)式,我们可得到传输线的奇模、偶模特性阻抗:image: bk071531m_24.gifimage:bk071531m_25.gifimage: bk071531m_26.gifimage:bk071531m_27.gifimage:bk071531m_28.gifimage: bk071531m_29.gif

(3)确定微带线的实际尺寸。

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