江 燕，廖 伟，张海玉（同方电子科技有限公司，江西 九江 332100）

  摘 要：可调谐滤波器作为设备的重要组成部分，它设计好坏直接影响了微波设备的性能指标。本文设计了一种基于DTC技术的420 MHz～520 MHz可调谐带通滤波器，阐述了该滤波器的原理以及优点，进行了仿真和制作，仿真结果、测试结果与设计的基本要求吻合，该设计方法具有较高的应用价值。

  滤波器从杂乱的信号频谱中提取有用信号频率，滤除工作频段以外的无用信号，能加强设备抗干扰的能力，有效提高设备灵敏度性能，在调频电台、无线电监测、电子对抗等军事装备中大范围的应用。近年来，随着移动通信的发展，各种电磁噪声、电磁干扰叠加在有用电磁频谱之上，造成设备信号失真、性能直线下降，研究微波可调谐滤波器有很重要的意义和实际应用价值。对于微波可调谐滤波器，除了频率、带宽、插损、回波损耗等性能指标，调谐速度、调谐范围等指标同样重要，而调谐速度指标取决于滤波器的调谐方式。随着新技术和新材料在微波可调谐滤波器中的应用，现代微波可调谐滤波器分为YIG（Yttrium-Iron-Garnet）滤波器、BST（Barium Strontium Titanate）滤波器、变容二极管滤波器、MEMS（Micro-Electro-Mechanical-Systems）滤波器等。YIG滤波器采用磁调，可调范围宽，但是体积大，调谐速度慢，成本高；BST滤波器品质因素低，线性度较差；变容二极管滤波器调谐速度快，然而线性度较低；MEMS滤波器体积小，调谐速度快，但要复杂的偏置电路，工艺集成度要求较高。

  随着CMOS微电子集成工艺的迅速发展，半导体数字可调电容DTC（Digitally Tunable Capacitor）被用于微波可调谐滤波器中，本文介绍的就是基于

  DTC技术是经过长期发展目前已得到成熟应用的技术，其利用了MEMS（微机械机电系统）来实现内部电容的改变，在天线可调匹配网络等方面应用广泛，具有高Q值、高线性度、承受功率大、易编程控制、易变电容阵列且成本低、体积小、功耗低等特点，大大优于变容管等器件的性能。基于DTC的可调谐带通滤波器

  采用数字可调电容来实现并联LC谐振器，具有相对带宽较窄、插入损耗低、体积小、调谐速度快、承受功率大和制作容易等优点。

  利用符合MIPI标准的SPI接口对可调谐滤波器进行全数字调控，电路原理图如图2。

  谐振回路采用LC集总参数模型[2]设计，整个回路封闭在屏蔽空间内，减少相互干扰。通过改变谐振回路中的电容值来达到换频目的。由于要实现全频段覆盖，因此电容的选定有一定要求：

  （1）可调电容极值要能够覆盖频段高、低频率；（2）最小可调电容要能确保滤波频段内不出现遗漏频点。

  本谐振回路中的电容采用数字可调电容实现，其性能指标完全满足设计的基本要求。主要性能如表1所示。

  如图1所示，谐振回路采用双调谐电容耦合方式。双调谐为完全对称电路形式，理论要求两端电感值和电容值均相等，实际会存在偏差导致滤波器波形变形，降低滤波器指标，因此在设计和调试过程中需最好能够降低误差。设计时减少误差方式主要有理论计算和ADS仿真计算。

  LC带通滤波器的指标主要根据器 件 L 和C的无载Q值，Q值越高带通滤波器性能指标越好，因此在设计时尽量选取具有较高Q值的L和C。本滤波器设计时，电感L选取了Spring公司的空心线圈产品；电容C采用的是DTC产品，其Q值特性如图3所示。从图3中可知电容值越小时Q值越高，因此在满足性能指标要求情况下尽量选取容值较小部分。

  。综合考虑设计的基本要求后，采用了分离元件与DTC电容搭配设计方式，根据滤波器的衰减特性，确定双调谐谐振回路能够完全满足设计目标。利用ADS仿线所示的原理仿线所示的数据结果，可知ADS原理仿真结果满足设计要求。

  [3] 徐兴福 .ADS2008 射频电路设计与仿线版.北京：电子工业出版社，2013.