一种高性能射频线性相位集总参数滤波器制造技术

一种高性能射频线性相位集总参数滤波器属于电子科学与技术的技术领域。线性相位滤波器是数据通信设备中的关键性器件，其性能的优劣主要取决于调试的精度。本实用新型专利技术将待调滤波器接到网络分析仪上，网络分析仪与计算机连接。将滤波器的频率响应输入计算机，计算机根据滤波器的电路原理图、用户的技术要求和实测的频率响应，利用故障诊断原理、现代优化方法计算出可更换元件调整后的具体值，一次性更换这些元件即完成调试和制造过程。这个调试过程，不同于现有的人工逐个元件调试，它实现了计算机整体优化调试，即同时考虑用户提出的所有技术指标，同时调整１０－２０个元件。其既降低滤波器的相位失真，又保持其良好的选择性。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电子科学与技术的
技术背景射频无线通信需要利用滤波器去掉无用信息和干扰。信号通过滤波器将会 产生相位偏移，导致误码率的增加。现代无线数据通信的发展方向是高速、可 靠和保密，这就要求滤波器特性优异，相位偏移少(近似于线性相位)，从而降低误码率。要制造出高性能的滤波器，除了设计(目前己经很成熟)之外，更重要的 是调试。因为滤波器中线圈的电感量很难准确测试，线圈之间的匝间电容、接 点电容和互感等各种因素(统称寄生参数)都会使实际制造的滤波器的特性与 设计时预想的特性之间产生很大的差别。因此必须经调试弥补这些寄生参数所 产生的影响和误差。目前国际上通用的调试方法是将滤波器接在专用的调试仪 器上， 一个元件一个元件的依次进行调整。这个方法的问题在于，将第一个元 件调整到最佳状态之后，再调第二个元件时，第一个元件就会偏离最佳值。同 样在调整后面的元件时，前面的元件也都会偏离最佳值。而更大的问题是，在 调整一个元件的吋候只能考虑多个技术指标中的一个。由于滤波器的各项技术 指标之间往往存在制约，在调整一个元件时，所考虑的这一项技术指标会向好 的方向变化，而其余多数指标一般是向坏的方向变化。因此，要想使所有技术 指标都达到很高水平几乎是不可能的。
技术实现思路
本技术的目的就是提供一种同时考虑用户提出的所有技术指标，利用 优化原理同时调整全部可更换元件，使滤波器达到用户期望的特性的高性能射 频线性相位集总参数滤波器。本技术的技术解决方案是一种高性能射频线性相位集总参数滤波器，其特征在于，由印刷电路板12、电感线圈ll、并联电容IO、输入/输出引脚6、接地引脚5和滤波器外壳7构成；电 路板12的长度为40mm，宽度为10mm;电感线圈11和并联电容10分别焊接在印 刷电路板12的反正面、四根接地引脚5焊接在铜外壳7上，输入/输出引脚6焊接在 电路板12的底部左右两端，最后滤波器整体用铜外壳7封装。根据优化原理设计出电路图，如图3，按照设计的元件值绕制电感线圈ll和 配置并联电容IO，用焊锡分别焊接在电路板12的反正面上，并按照图4和图5装配形成待调滤波器。将待调滤波器接到矢量网络分析仪3上，矢量网络分析仪3与计算机2连接，将待调滤波器在200个频率采样点上的频率响应——即所有的 技术特性输入计算机2。计算机2根据滤波器的电路原理图和实测的频率响应， 利用故障诊断原理计算出滤波器中所有电感、互感、匝间电容、接点电容等元 器件和寄生参数的准确值。计算机2将用户提出的所有技术指标转换成相应的频 率响应，称之为用户期望响应。并把这个用户期望响应与上述实测的频率响应 之差作为目标函数，利用现代优化方法优化所有可更换元件的值，可更换元件 一般为电容，使滤波器的频率响应逼近用户响应——即用户提出的各种技术指 标。计算机2指出这些可更换元件调整后的具体值。根据计算机2指出的这些具体值，--次性更换这些元件即可。本技术的原理是这样的，按设计出的电路原理图做出的滤波器所产生 的频率响应应该是好的、理想的。但是因为，1)实际电感值与设计值之间有误 差，2)线圈中存在匝间电容，3)电感之间存在互感，4)印刷电路板中存在接 点电容等寄生参数。因此，实际测试的频率响应与设计时预想的响应之间存在着差别，即产生了故障。计算机根据这个差别、利用故障诊断原理找出引起故 障的原因，即上述4项的具体数值，也就是说找到了电路中元件参数和各种寄生 参数的真实数值。计算机将这些真实的数值写入电路原理图中，这样的一个电 路，我们称之为真实电路，其频率响应就和实测的频率响应一样了。然后计算 机利用现代优化原理优化真实电路中的可更换元件，使滤波器的频率响应逼近 用户响应。这样，就实现了在调试吋，同时考虑用户提出的所有技术指标，同 时调整全部可更换元件，使滤波器达到用户期望的特性。 本技术所达到的有益效果是用于不同目的的滤波器，其中心频率和带宽是千变万化的，而且有的高性 能滤波器用现有的常规技术手段很难实现。本技术所达到的有益效果和益处以700MHz土l卯MHz线性相位带通滤波器为例，将国内外主流产品的技术指标与本技术制造的滤波器可以达到的技术指标做一比较。表l:本技术制造的700MHz土190MHz线性相位带通滤波器可达到的<table>table see original document page 4</column></row><table>流产品国内主 流产品<1.5:1<3dB<0.8ns±3o未说明<2.5本实用 新型可 达到<1.2:1<2.5dB<0.5ns±2.0o1%<2.2由上表可见，用本技术的方法制造的线性相位滤波器在技术指标上可 以全面超过国际上同类产品的水平。附图说明以下结合附图和具体实时方式对本技术作进一步的说明。 图1是本技术的实施方案软件框图。图2是本技术的滤波器调试和电容测试的硬件系统图。图3是本技术的滤波器电路原理图。图4是本技术的滤波器印刷电路板主视图。图5是本技术的滤波器印刷电路板后视图。图中，l.阻抗分析仪，2.计算机，3.矢量网络分析仪，4.滤波器，5.接地引脚， 6.输入/输出引脚，7.滤波器外壳，8激铜节点，9.敷铜接地，IO.并联电容，11. 电感线圈，12.印刷电路板。具体实施方式中心频率140MHz，带宽为40MHz的带通滤波器的设计制作过程 1、根据指标设计电路，进入电容管理软件选择电容滤波器技术要求为中心频率140MHz 带宽40MHz插入损耗<1.2dB 驻波比<1.3:1群时延<1.5ns 相位偏移±0.7°K4o舰犯矩形系数<3.8 带外抑制>60dB根据现有的常规最优化设计方法设计出电路(见附图3滤波器电路原理图)。元件参数为Cl =9.775 lpFC5=7.0591pFC9=23.639pFC13-4.8700pFL17=45.174nHC2=19.826pFC6=6.8239pFC10=30.897pFL14=34.676nHL18=45.100nHC3=19.801pFC7二11.277pFCll=8.5530pFL15=74.628nHL19=76.571nHC4=14.484pF C8=15.060pF C12=7.9047pF LI 6=7.45 5隨 C、 20=0.4pFC、21=0.4pF C'22=0.8pF其中C'20~ C'22是估计的线圈匝间电容和接点电容，C1-C13中也包括 这些寄生参数的估计值(线圈匝间电容和接点电容的估计值均为0.4pF)，从 C1 C13中减去它们则是需要安装的电容值。这些电容值进入电容管理系统， 选择电容。2、 由电容管理软件经电容库选取相应的电容。 这个过程是这样的，事前由框图中的电容管理软件操纵滤波器调试和电容测试的硬件系统测量一批常用电容，2,000个。并将这些电容放入一个有编号的 网格中，每一个电容的容值和编号进入计算机(2)，形成一个电容的数据文件。 这样就建立了一个电容库和电容管理系统。当上述设计作出时，电容管理系统首先本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能射频线性相位集总参数滤波器，其特征在于，由印刷电路板（１２）、电感线圈（１１）、并联电容（１０）、输入／输出引脚（６）、接地引脚（５）和滤波器外壳（７）构成；印刷电路板（１２）的长度为４０ｍｍ，宽度为１０ｍｍ；电感线圈（１１）和并联电容（１０）分别焊接在印刷电路板（１２）的反正面、四根接地引脚（５）焊接在铜外壳（７）上，输入／输出引脚（６）焊接在印刷电路板（１２）的底部左右两端，最后滤波器整体用铜外壳（７）封装。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王大寿，符策，周爱军，房少军，王小妹，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：实用新型
国别省市：91[中国|大连]