專利名稱：一種集總參數(shù)帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種濾波器，主要應(yīng)用于天調(diào)網(wǎng)絡(luò)，尤其是涉及一種主要用于無(wú)線發(fā)射 系統(tǒng)中的中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的集總參數(shù)帶通濾波器。
背景技術(shù)：
在小信號(hào)處理領(lǐng)域，高性能帶通濾波器的設(shè)計(jì)可以采用有源電路，通過(guò)引入反饋來(lái)改善 濾波器的矩形特性，也可以使用數(shù)字濾波器；還可以使用頻率搬移的辦法，來(lái)利用陶瓷濾波 器或聲表面波濾波器的高矩形度通頻特性。
但在大功率發(fā)射的情況下，以上辦法都是不可能的。當(dāng)頻率很高(電視、調(diào)頻頻段以上) 時(shí)，窄帶通濾波器的設(shè)計(jì)可以利用諧振腔和傳輸線的性能，但在頻率不很高(短波段以下) 的情況下，只能使用電感和電容元件，以無(wú)源方式實(shí)現(xiàn)。
在大功率(幾百瓦到幾百千瓦)無(wú)線發(fā)射系統(tǒng)中，在發(fā)射機(jī)與天線之間需要一個(gè)通頻特 性接近矩形的帶通濾波器，既讓帶內(nèi)頻率可以順利通過(guò)，又大幅度衰減帶外頻率，以避免帶 外輻射和其它頻率對(duì)發(fā)射機(jī)的反串干擾。在中波、長(zhǎng)波和短波的低頻段(幾百千赫茲到幾兆 赫茲)，這個(gè)帶通濾波器只能用集總參數(shù)元件(電感線圈、電容器)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如中波的天調(diào) 網(wǎng)絡(luò)，理想情況下也應(yīng)該使用這種帶通濾波器，來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配、抗干擾和防雷等功能。 但是由于高矩形度的集總參數(shù)帶通濾波器的設(shè)計(jì)一直以來(lái)是學(xué)界的難題，因此傳統(tǒng)方法上中 波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)都是用針對(duì)載波中心頻率的阻抗匹配加上針對(duì)干擾頻率的點(diǎn)頻阻塞或吸收來(lái)實(shí) 現(xiàn)。
傳統(tǒng)的中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法存在以下問(wèn)題
1、 使用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，當(dāng)臺(tái)內(nèi)發(fā)射頻率較多(或附近有大功率電臺(tái))時(shí)，需要在天調(diào)網(wǎng) 絡(luò)加入很多針對(duì)性的阻塞或吸收單元，這樣必然使網(wǎng)絡(luò)的帶寬嚴(yán)重收窄，邊帶反射急劇增加。 因此，只好建設(shè)新的臺(tái)站來(lái)分散這些頻率，很浪費(fèi)土地資源和人力資源。
2、 在中波段的低頻端，當(dāng)天線的有效高度遠(yuǎn)小于四分之一波長(zhǎng)(例如558kHz載頻，天 線高度76m)時(shí)，天線在載頻附近的帶寬很窄，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法因?yàn)椴荒軘U(kuò)展帶寬，所以無(wú)法 得到合格的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)結(jié)果(指在載頻士9kHz范圍內(nèi)，駐波比小于1.2)。
3、 當(dāng)三個(gè)或三個(gè)以上的頻率共塔時(shí)，如果相鄰頻率的比值在1.2以內(nèi)，那么因?yàn)楣菜枞麊卧慕尤?，?huì)使網(wǎng)絡(luò)帶寬收窄，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法一樣無(wú)法得到合格的設(shè)計(jì)結(jié)果。 以下給出有關(guān)傳統(tǒng)中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的參考文獻(xiàn)
1、 張丕灶等編著.全固態(tài)PDM中波發(fā)送系統(tǒng)原理與維護(hù)[M].北京中國(guó)廣播電視出版社， 1999年11月，第一版，266-336。
2、 張丕灶等編著.全固態(tài)中波發(fā)送系統(tǒng)調(diào)整與維修[M].廈門廈門大學(xué)出版社，2007年7 月，第一版，317-412。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種不僅能較好實(shí)現(xiàn)阻抗變換滿足阻抗匹配要求，而且能同 時(shí)具有較好的帶內(nèi)通頻特性、帶外衰減特性、帶寬擴(kuò)展能力和防雷電干擾能力，具有統(tǒng)一電 路形式，主要應(yīng)用于中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的集總參數(shù)帶通濾波器。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是采用集總參數(shù)電感、電容元件組成。
本實(shí)用新型設(shè)有至少2級(jí)串并臂單元，每1級(jí)串并臂單元由1個(gè)串臂和1個(gè)并臂組成， 串臂由電容與電感串接而成，并臂為電抗元件。
第1級(jí)串并臂單元的串臂中的電容最好為200 1000pf，電感最好為1 100pH，并臂的 電抗值最好為5 15Q;從第2級(jí)串并臂單元起的串臂中的電容最好為200 2000pf，電感最 好為10 7(HiH，并臂的電抗值最好為5 20Q。
并臂的電抗元件可采用電感線圈或電容器，也可以是電容器與電感線圈的串聯(lián)或并聯(lián)， 但沒(méi)必要這樣用，因?yàn)榕c單純的電容器或電感線圈相比畢竟是復(fù)雜化了，而起到的作用沒(méi)有 區(qū)別。至于究竟并臂單元是用電感線圈還是電容器，最好考慮使所有并臂中，電容器的使用 數(shù)量與電感線圈使用數(shù)量一致(對(duì)于2級(jí)結(jié)構(gòu))或電容器使用數(shù)量比電感線圈使用數(shù)量多一 個(gè)(對(duì)于3級(jí)結(jié)構(gòu))。)
最后一級(jí)串并臂單元中的并臂最好使用電感線圈，其電感量為2 12pH。最后一級(jí)使用 電感線圈只是為了方便調(diào)試時(shí)對(duì)其電感量的調(diào)整。大功率容量的可變電感比可變電容成本低 得多。
與現(xiàn)有的中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)相比，本實(shí)用新型具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)
1) 帶內(nèi)通頻特性
中心頻率點(diǎn)fo的駐波比為1.0， ±9kHz (18kHz帶寬)的帶內(nèi)駐波比小于1.2，因此能徹 底解決邊帶反射過(guò)大的困擾。如果用于其它頻段，這個(gè)帶寬約為fo的1% 4%。
2) 帶外衰減特性
當(dāng)本實(shí)用新型的電路包含3個(gè)串并臂單元時(shí)，在保證帶內(nèi)通頻特性的同時(shí)，只要帶外在
4距離中心頻率40kHz左右，衰減量就能達(dá)到20dB以上，因此通頻特性曲線接近矩形，對(duì)本 臺(tái)或附近的大功率發(fā)射干擾具有截止特性。例如中心頻率801kHz,帶外頻率大于841kHz和 小于761kkHz的衰減大于20dB，這樣使網(wǎng)絡(luò)有理想的抗干擾能力，無(wú)需另加任何阻塞或吸收 單元電路。因此本實(shí)用新型可以很好地解決上述傳統(tǒng)方法所存在的第1個(gè)問(wèn)題。 如果用于其它頻段，一20dB帶寬約為載波頻率fo的4% 15%。
3) 帶寬擴(kuò)展能力-
本實(shí)用新型能擴(kuò)展帶寬最大達(dá)到4倍，因此可以輕松解決上述傳統(tǒng)方法所存在的第2和 第3個(gè)問(wèn)題。對(duì)于傳統(tǒng)天線(區(qū)別于短天線)，只要相鄰載波頻率的比值達(dá)到1.1,就能通過(guò) 本實(shí)用新型順利實(shí)現(xiàn)兩頻共塔；只要這個(gè)比值達(dá)到1.15，就能實(shí)現(xiàn)三頻和四頻共塔；而當(dāng)這 個(gè)比值達(dá)到1,2時(shí)(如果載波頻率小于700kHz ，這個(gè)比例要求達(dá)到1.3)則可以輕松解決五 頻和六頻共塔的問(wèn)題，這一技術(shù)使制造"中波多工器"的行業(yè)夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)，如果在全國(guó)推廣， 至少能使發(fā)射場(chǎng)地的占地面積減少幾十萬(wàn)畝，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
4) 防雷電干擾能力
雷電能量的主要頻率在直流和低頻(幾十kHz以下)，以及高頻段(幾MHz以上)，因 為本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)只允許載頻附近的窄頻帶能量通過(guò)，對(duì)其它頻率呈現(xiàn)截^:特性，因此能 極大地衰減雷電能量，實(shí)際效果非常出色。
5) 統(tǒng)一的電路形式
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)使任何情況下的中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)都具有統(tǒng)一的電路形式，有利于標(biāo)準(zhǔn)化 生產(chǎn)。在不同的載波頻率下，網(wǎng)絡(luò)只需要調(diào)整元件參數(shù)數(shù)值，而無(wú)需改變電路形式。
如果采用2級(jí)串并臂單元的形式(參見(jiàn)圖l，即去掉L2、 C2和C5)，那么帶寬擴(kuò)展能力 只能達(dá)到2倍，20dB衰減頻率點(diǎn)與fo的距離在100kHz左右。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
圖2 (a)為正微變特性電路(L、 C串聯(lián))組成原理圖；圖2 (b)為正微變特性電路(L、 C串并聯(lián))組成原理圖；圖2 (c)為正微變特性電路(L、 C并聯(lián))組成原理圖；圖2 (d)、 圖2 (e)和圖2 (f)為正微變特性電路(L、 C串并聯(lián))組成原理圖。
圖3 (a)、圖3 (b)和圖3 (c)為在一定頻率范圍內(nèi)具有負(fù)微變特性電抗的電路組成原 理圖。
圖4 (a)為L(zhǎng)、 C、 R串聯(lián)電路組成原理圖。圖4 (b)為L(zhǎng)、 C、 R串聯(lián)電路的阻抗特性。 圖5 (a)為具有負(fù)微變特性電抗的電路組合原理圖。圖5 (b)為具有負(fù)微變特性電抗的 電路組合的負(fù)微變特性。
圖6為中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。圖7為ZB軌跡圖。
圖8為臨界補(bǔ)償?shù)腪D軌跡圖。
圖9為過(guò)補(bǔ)償?shù)腪o軌跡圖。
圖IO為欠補(bǔ)償?shù)腪D軌跡圖。
圖11為臨界補(bǔ)償模式調(diào)配阻抗圖。 圖12為過(guò)補(bǔ)償模式調(diào)配阻抗圖。 圖13為558kHz單頻單塔網(wǎng)絡(luò)圖。 圖14為900kHz兩頻共塔網(wǎng)絡(luò)圖。 圖15為1296kHz六頻共塔網(wǎng)絡(luò)圖。
具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。 以下介紹本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理。
傳統(tǒng)方法僅著眼于中心頻率的阻抗匹配，即使用若干電抗元件(電感、電容)，通過(guò)與天 線負(fù)載的串、并聯(lián)，使中心頻率點(diǎn)的總調(diào)配阻抗等于傳輸線特性阻抗。此外對(duì)頻帶內(nèi)其它頻 率的阻抗匹配情況沒(méi)有針對(duì)性手段來(lái)保證。
本實(shí)用新型在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，增加了對(duì)頻率在中心頻率附近變化時(shí)，總調(diào)配阻抗變 化趨勢(shì)的分析(即所謂的微變參數(shù)分析)，并采取了有效的針對(duì)性手段來(lái)抵消和減緩這種變化 趨勢(shì)，從而達(dá)到展寬頻帶同時(shí)增加帶外衰減的目的。這就是微變參數(shù)設(shè)計(jì)法的總體設(shè)計(jì)思想。
因?yàn)楸緦?shí)用新型是一種全新的設(shè)計(jì)理念，為了說(shuō)明其中的原理，需要引入3個(gè)新的概念 和定義
電抗的正微變特性和負(fù)微變特性——某一電抗變量，在一定頻率范圍內(nèi)，當(dāng)頻率增加時(shí)， 如果其電抗值往感抗增加或容抗減少的方向變化，那么這個(gè)電抗就具有iF徵:^獰^，反之則 具有^^^"錄絲。數(shù)學(xué)表達(dá)如下
設(shè)^"柳，則，=;，；
若^^>0,則義0具有正微變特性；
若^2<仏則;^》具有負(fù)微變特性。 承
負(fù)載的特性帶寬——如果一負(fù)載Z(f^R+jX②(Q)，其中X①在fo附近具有正微變特性，
且MZL附(Q/kHz)，貝iJ負(fù)載Z(f)在fo附近的特性帶寬為士^^ (kHz)。其物理意 △/ 附
義在于，這個(gè)帶寬是當(dāng)負(fù)載Z(f)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的電路(r網(wǎng)絡(luò)、倒r網(wǎng)絡(luò)、T網(wǎng)絡(luò)、兀網(wǎng)絡(luò)等)做阻抗變換后做為傳輸線終端負(fù)載時(shí)，所能獲得的駐波比p3.2的最大帶寬。這個(gè)結(jié)論可以由 高頻傳輸線理論得到證明，這里略去證明過(guò)程。
1) 具有正微變特性的電抗電路
單個(gè)電感和電容的電抗分別為 Xc":^r， XL=j27tfL
因?yàn)?amp; = y^^， ^L"2W，所以單個(gè)的電感、電容元件都具有正微變特性。
同理可以證明，如圖2(a)、圖2(b)、圖2(c)、圖2(d)、圖2 (e)和圖2 (f)所示的電路 組合A、 B之間的電抗都具有正微變特性。
在圖2 (a)中，在全頻率范圍的電抗都具有正微變特性，其它電路(圖2(b)、圖2(c)、 圖2(d)、圖2(e)和圖2(f))除個(gè)別頻率點(diǎn)上電抗有突變外，其余頻率都具有正微變特性。
實(shí)際上，在沒(méi)有電阻元件參與的情況下，只由電感、電容元件組成的電路，除了個(gè)別頻 率點(diǎn)外，組合電抗都具有正微變特性
2) 在一定頻率范圍具有負(fù)微變特性電抗的電路
要在一定頻率范圍內(nèi)獲得負(fù)微變特性電抗，必須包含電阻、電容、電感三種元件，并具 有如圖3(a)、圖3(b)和圖3(c)所示的電路形式。
在圖3(a)、圖3(b)和圖3(c)中的3種電路形式的共同特征是，由一個(gè)電抗元件(電感或 電容)并聯(lián)上一串至少含有電阻、電容、電感(三者之間串聯(lián)連接)的支路。
以上電路的分析，解析式的復(fù)數(shù)數(shù)學(xué)表達(dá)過(guò)于復(fù)雜煩瑣，為了更直觀地突出其物理意義， 下面以圖3 (b)為例，用史密斯阻抗圓圖來(lái)說(shuō)明。
在圖3 (b)中，元件參數(shù)如圖中所示，Rl、 C6、 L4支路阻抗在史密斯圓圖上的軌跡如 圖4(a)和圖4(b)所示。
在圖4(a)和圖4(b)中，當(dāng)頻率變化時(shí)，支路阻抗在11=300的電阻圓上移動(dòng)，且當(dāng)頻率增 加時(shí)，按順時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)，呈現(xiàn)正微變特性的電抗特征。在L4、 C6的串諧頻率 f0=_^ 1125kHz上支路電抗為0，如圖4(b)中三角形標(biāo)記所示。
支路并聯(lián)上L5之后，Zab的阻抗圖如圖5(a)和圖5(b)所示。
Zab的阻抗圖依然是圓形，但已經(jīng)移到了史密斯圓圖的左上方，且圓形的直徑減小了， 如圖中所示。當(dāng)頻率增加時(shí)，阻抗點(diǎn)依然是沿著小圓的順時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)。
在小圓的L一Q—H段，當(dāng)頻率增加時(shí)，阻抗點(diǎn)的移動(dòng)方向是L—Q—H，對(duì)于小圓來(lái)說(shuō) 這還是順時(shí)針?lè)较?，但?duì)于史密斯圓圖中鄰近的電阻圓(白色虛線)而言這個(gè)方向是逆時(shí)針的。就是說(shuō)，在L一Q—H段，當(dāng)頻率增加時(shí)，Zab的感抗部分反而是減小的，其電抗呈現(xiàn)負(fù) 微變特性。本例中，fL=1087kHz， fH=1132kHz， fQ=1109kHz (中心頻率)。
圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖，Rl、 JX1為負(fù)載阻抗，3個(gè)串并臂單元分 別為L(zhǎng)1、 Cl、 C4， L2、 C2、 C5和L3、 C3、 L4。圖中A、 B、 C、 D、 E、 F為測(cè)試參考點(diǎn)。 串臂單元主要用來(lái)對(duì)電抗微變參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償，并臂的主要作用是阻抗匹配(最后一級(jí) 并臂如L4)和把電路的電抗偏置成中心頻率對(duì)稱的負(fù)微變特性(前2級(jí)并臂如C4、 C5)
以下給出應(yīng)用本實(shí)用新型的方法進(jìn)行中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的所有步驟。按本實(shí)用新型的方 法設(shè)計(jì)的中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)有如圖6的一般性結(jié)構(gòu)，在圖6中，R、 L0、 CO為天線等效阻抗，L5、 L6為預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)，多頻共塔阻塞單元用來(lái)阻塞除本頻以外的其它共塔頻率，從阻塞fl (由L7、 C7構(gòu)成)到阻塞fo (由Lk、 Ck構(gòu)成)，T、 Q為電路的測(cè)試參考點(diǎn)，其它部分與圖l相同。
下面的方法需要計(jì)算機(jī)仿真軟件來(lái)參與輔助設(shè)計(jì)，以Multisim2001電路仿真軟件(此軟 件可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)很方便地下載到)為例。軟件中網(wǎng)絡(luò)分析儀設(shè)置為歸一化阻抗值50Q， 掃描寬度設(shè)置成f()左右各200 400kHz，線性頻率掃描，取相應(yīng)數(shù)量的掃描點(diǎn)，使觀察時(shí)最 小頻率增量為lkHz。
設(shè)天線在載波中心頻率fo (kHz)的阻抗為Z-R+jXo (Q)。在fo附近士10kHz范圍內(nèi)，電 抗Xo具有正微變特性，設(shè)其隨頻率的平均變化率為Xwo(Q/kHz)，傳輸電纜特性阻抗為ZQ(Q)。 步驟l:算出天線負(fù)載的微變參數(shù)等效電路模型。 即用Xo和Xwo求出L0、 C0。
Xlo — Xco = X。；
+ ^co _ y
以上方程組可求出Xu)、 XCQ (單位Q)，其中fo的單位是kHz， Xwo的單位是il/kHz， Xo的單位為Q。進(jìn)一步求出
L0= C0= _^;
2《 2《XCo
步驟2:確定天線預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)。
Xo為容抗且在150Q以上時(shí)，丄5 = ^;否則取"=0，即取消L5。
2《
L6的選值要同時(shí)滿足以下要求
1)無(wú)論是單頻單塔還是多頻共塔，使從T點(diǎn)往天線看過(guò)去的阻抗的實(shí)部在20Q以上(如果原天線阻抗的實(shí)部R小于20Q，則盡量接近原天線阻抗的實(shí)部)。
2) 如果是多頻共塔，使所有頻率在T點(diǎn)的阻抗實(shí)部大小盡量接近。
3) 使當(dāng)頻率在載波頻率士10kHz變化時(shí)，從T往天線看過(guò)去的阻抗的實(shí)部變化盡量小。 如圖6所示， 一般取值為5 50pH。
步驟3:確定多頻共塔時(shí)阻塞單元的元件參數(shù)。如圖6，每個(gè)阻塞單元由Lk、 Ck并聯(lián)電 路構(gòu)成，Lk、 Ck并聯(lián)諧振于所阻塞的共塔頻率fn，其中Lk的取值范圍一般為5 30pH。 Lk的取值越大，Lk、 Ck并聯(lián)電路對(duì)fh的阻塞電抗值越高，效果就越好。 Lk的取值要同時(shí)滿足以下原則
1) 對(duì)于兩頻共塔，阻塞單元對(duì)所阻塞頻率正、負(fù)9kHz兩個(gè)頻點(diǎn)處的阻塞電抗值不小于 1kQ;對(duì)于三頻和四頻共塔；這個(gè)值不小于1.5kQ;對(duì)于五頻以上共塔，這個(gè)值不小于2kQ。
2) 使^^^2.5kHz。及2為工作頻率fQ下Q點(diǎn)的阻抗實(shí)部，X呢為Q點(diǎn)阻抗的虛部^v。
在fo±10kHz的平均變化率，單位是Q/kHz。 步驟4:確定C1，粗選L1取值。
設(shè)測(cè)得的Q點(diǎn)在fo處的阻抗zq: Rq +JXq ，以及xq在fo左右10kHz內(nèi)的平均微變量
XwQ。
由下列方程求出Xu、 XC1:
隨。=B (1)
A『e + (
Xu:Xd-XQ+10 (2) 然后求出Cl=~^~;
B取2.4 3， fo的單位為kHz， XwQ單位Q/kHz， Rq和Xq単位是Q。 步驟5:找出L1、 C4的精確值。
Ll按步驟2所取的值，進(jìn)行小范圍調(diào)整，同時(shí)選擇C4 (在fo的容抗一般為5 15Q)的 值，使ZB的實(shí)部在fo時(shí)為最大，并處在6 8Q。
調(diào)整規(guī)律C4容量越大，ZB的實(shí)部最大值越小。對(duì)于某一C4取值，微調(diào)L1可使ZB實(shí) 部在fo最大。ZB在仿真網(wǎng)絡(luò)分析儀中得到的頻率掃描圖如圖7所示。
調(diào)好后，fo應(yīng)處于圖中圓軌跡的右上角的三角形標(biāo)記處，如圖7所示。這一點(diǎn)也是軌跡 圓與史密斯圓圖其中一個(gè)電阻圓(圖7中的電阻圓為11=0.15，歸一化電阻)的相切點(diǎn)。步驟6:確定C2，粗選L2數(shù)值。
先測(cè)出頻率為fo時(shí)的Zj^RB+jXB，以及XB在fb正、負(fù)5KHz范圍內(nèi)的平均微變參數(shù)的 絕對(duì)值Xwb。則頻率為fo時(shí)的電抗XC2和Xu由下列方程確定
Xl2 = Xc2 -Xb +10
fo的單位kHz， XwB的單位Q/kHz， n為補(bǔ)償系數(shù)，經(jīng)驗(yàn)取值范圍1.3 1.5，得到的Xc2、
XL2單位為Q。
步驟7:找出L2、 C5的精確值。
C5的容量按容抗7 10Q (fo頻率下)估算，并以中間值做為試驗(yàn)值。在其它參數(shù)不動(dòng) 的情況下，微調(diào)L2電感量，使ZD的頻變軌跡圖如圖8所示。
軌跡圖應(yīng)呈現(xiàn)指向右上方的雙峰，且雙峰剛好與同一個(gè)史密斯電阻圓相切。而雙峰之間 的谷底就是fo所對(duì)應(yīng)的阻抗點(diǎn)，這一點(diǎn)阻抗的實(shí)部應(yīng)該在8 15Q之間，否則應(yīng)該改變C5的 電容量，并重復(fù)L2的調(diào)整過(guò)程，直到滿足要求。
如果在步驟6中n的取值比較大，那么調(diào)出來(lái)的Zo軌跡圖為過(guò)補(bǔ)償模式，參見(jiàn)圖9。
而如果在步驟6中n的取值比較小，那么調(diào)出來(lái)的Zo軌跡圖為欠補(bǔ)償模式，參見(jiàn)圖IO。
臨界補(bǔ)償?shù)哪Ｊ娇梢垣@得最大的帶寬，但帶外衰減性能不是最好的；過(guò)補(bǔ)償模式可以獲 得最好的帶外衰減性能，但帶寬不是最大的；欠補(bǔ)償則是應(yīng)該避免的模式，它所能獲得的帶 寬和帶外衰減性能都差于前兩者。
步驟8:確定L4的精確值，以及L3、 C3取值。
完成步驟7后，測(cè)得在fo處，ZD=RD+jXD (Q)。
C3和L3只要得到其中一個(gè)參數(shù)，另一個(gè)就可以根據(jù)以上方程求出來(lái)。以下是調(diào)試方法: 取C3-C2，并在其左右每隔50 100pf取若干個(gè)數(shù)值，并算出各自對(duì)應(yīng)的L3，得到幾組 C3、 L3的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后輸入仿真圖，最后取帶寬最大的那一組。這時(shí)ZF的軌跡圖參見(jiàn)圖
2《《設(shè)ZF二RF+jXp，且做為傳輸線(特性阻抗Zo)終端負(fù)載所造成的反射系數(shù)和駐波比分 別為r和p，則有
以上關(guān)系可以用來(lái)判斷調(diào)配阻抗軌跡圖，達(dá)到p^l.2的帶寬是否達(dá)到fQ±9kHz。 實(shí)際調(diào)試過(guò)程中，要在步驟7和步驟8之間反復(fù)調(diào)整幾次，才能達(dá)到理想效果。 以下給出設(shè)計(jì)實(shí)例。
例1、某邊寬50 cm，高度76m的鐵塔天線，在頻率558kHz的阻抗15-jl73(Q)，在558kHz 附近頻率每增加lkHz阻抗的虛部容抗減少0.5Q。該例的設(shè)計(jì)結(jié)果參見(jiàn)圖13。
對(duì)比圖6的通用形式，圖13因?yàn)闆](méi)有共塔頻率的存在而少了阻塞單元。
在圖13中，ZA的特性帶寬被設(shè)置為3.1kHz，臨界補(bǔ)償方式，調(diào)配總帶寬略大于±11 kHz， 距離載波頻率(558kHz)28kHz以上的頻點(diǎn)，衰減量大于20dB。
例2、邊寬50 cm，高度64m的鐵塔天線，900kHz和819kHz兩頻共塔。天線阻抗分別 為31.1-j29.07(D)和24.00-j68.01(Q)。天線阻抗在載波頻率士10kHz內(nèi)的變化很小。
其中900kHz的設(shè)計(jì)參數(shù)如下
天線等效阻抗CO為6083pF， R為31.1Q;阻塞819: C7為4000pF， L7為9.44pH， L6 為7pH; Ll為44.5pH， C4為10000pF， C2為600pF， L2為56.55pH， C5為23000pF， C3 為667pF， L3為44.8|xH， L4為4.01 nH;入口 F: 900kHz。
圖14與圖6的通用形式相比，省去LO，因?yàn)樘炀€阻抗在載波頻率附近變化很小，所以 直接用CO來(lái)等效天線中的電抗分量就可以。因?yàn)樘炀€容抗較小，所以省去L5; Cl也省去， 因?yàn)樯鲜霭床襟E4的計(jì)算得出的C1容抗非常小。圖中ZA的特性帶寬被設(shè)置成2.47kHz,阻 塞單元在900kHz正負(fù)9kHz (即891kHz、 909kHz)上的電抗值都在2.2kQ左右，臨界補(bǔ)償 方式，調(diào)配總帶寬略大于士lOkHz，距離載波頻率39kHz以上的頻點(diǎn)，衰減量大于20dB。
例3、邊寬50cm，高度64m的鐵塔天線。6頻共塔。共塔頻率為(單位kHz) 567、 747、 900、 1080、 1296、 1557。其中1296kHz的設(shè)計(jì)如下
在圖15中，L6取值較大，是按步驟2的要求并同時(shí)滿足6個(gè)共塔頻率的情況而折中選 取的；因?yàn)槭?頻共塔，所以設(shè)置了 5個(gè)阻塞單元。對(duì)所有共塔頻率帶寬內(nèi)(±9kHz)的阻 塞電抗值都在4kQ以上；ZA的特性帶寬被設(shè)置成2.42kHz，臨界補(bǔ)償方式，調(diào)配總帶寬略大 于士llkHz，距離載波頻率36kHz以上的頻點(diǎn)，衰減量大于20dB。
權(quán)利要求1.一種集總參數(shù)帶通濾波器，其特征在于設(shè)有至少2級(jí)串并臂單元，每1級(jí)串并臂單元由1個(gè)串臂和1個(gè)并臂組成，串臂由電容與電感串接而成，并臂為電抗元件。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種集總參數(shù)帶通濾波器，其特征在于第1級(jí)串并臂單元的串臂 中的電容為200 1000pf，電感為1 100pH，并臂的電抗值為5 15Q。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種集總參數(shù)帶通濾波器，其特征在于從第2級(jí)串并臂單元起的 串臂中的電容為200 2000pf，電感為10 70piH，并臂的電抗值為5 20Q。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種集總參數(shù)帶通濾波器，其特征在于并臂為電抗元件，電抗元 件為電感線圈或電容器，或電容器與電感線圈的串聯(lián)回路，或電容器與電感線圈的并聯(lián)回路。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種集總參數(shù)帶通濾波器，其特征在于最后一級(jí)審并臂單元中并 臂為電感線圈，電感線圈的電感量為2 12pH。
專利摘要一種集總參數(shù)帶通濾波器，涉及一種濾波器，主要應(yīng)用于天調(diào)網(wǎng)絡(luò)。提供一種不僅能較好實(shí)現(xiàn)阻抗變換滿足阻抗匹配要求，而且能同時(shí)具有較好的帶內(nèi)通頻特性、帶外衰減特性、帶寬擴(kuò)展能力和防雷電干擾能力，具有統(tǒng)一電路形式，主要應(yīng)用于中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的集總參數(shù)帶通濾波器。設(shè)有至少2級(jí)串并臂單元，每1級(jí)串并臂單元由1個(gè)串臂和1個(gè)并臂組成，串臂由電容與電感串接而成，并臂為電抗元件。
文檔編號(hào)H03H7/01GK201403077SQ20092013673
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日
發(fā)明者何連成 申請(qǐng)人:何連成