射频变换模块简介

射频变频模块是信号发生器的核心部分（原理框图如图3-12所示），其性能指标直接影响整机的许多关键参数，如灵敏度、频响、相位噪声、调制信号质量等。因此在设计中需要对各关键部件做好合理的指标分配，以达到最终设计要求。

射频变频模块将涉及多项新技术，其中滤波器设计最为关键，也是设计的难点和重点，下面我们将具体介绍发夹型带通滤波器、超平宽带声表滤波器、可调谐射频带通滤波器。

1）发夹型带通滤波器

发夹型带通滤波器是一种对称的耦合谐振式滤波器，其输入和输出端口的第一棒为开路线，具有阻抗变换作用，内部耦合线形状像发夹一样，故名发夹型带通滤波器。发夹型带通滤波器的带宽可以设计为中心频率的5%～35%。滤波器的调谐范围受输入和输出发夹长度、滤波器内阻以及发夹的电长度的限制。没有负载的发夹电长度θ由式（3-9）给出：

图3-12　射频变换模块原理框图

式中，f为频率，l为发夹长度，εeff为相对有效介电常数，c为光速。在设计中，发夹电长度为θ=π/2。

采用发夹滤波器进行设计，使用微波复合板材制作多层板，所以需要进行大量反复的实验才能设计出合理可行的滤波器。(www.xing528.com)

2）超平宽带声表滤波器

数字调制信号源采用300 MHz信号作为I/Q调制信号的载波，调制带宽为50 MHz，为了数字调制信号在中频和射频上信号质量保持一致，要求整个系统的变频和滤波过程都不能使信号产生较大变化，即尽可能少地采用幅度非平坦或相位非线性的器件。使用一个声表（SAW）滤波器可以同时很好地满足宽通带、低形状因子、低幅度波动和固定群延迟这些要求。

SAW滤波器组件内包括两个串联的SAW滤波器、输入和输出平衡-不平衡变换器、缓冲放大器和一个可以使滤波器不受周围环境变化影响而保持恒温的可调加热器，SAW滤波器利用温度控制来稳定它们的声速使之与理论值相符，如果温度不恒定，通带频率和延迟将随周围环境温度的变化而变化。

3）可调谐射频带通滤波器

频率合成模块产生的信号在上变频过程中除了受本振性能的影响外，对输出滤波器的性能要求也至关重要。本振和300 MHz信号进行混频，在输出的混频产物中除需要的成分外，还有镜像频率、本振泄漏、高阶交调等各种成分存在，因此后面的带通滤波器必须对这些信号具有足够的抑制作用。另外，为了保证信号在变频滤波后不产生较大失真，就要求滤波器的通带纹波、群时延、带内插损要足够小，滤波之后也要有响应的时延均衡网络。由于输出信号具有很宽的频段，这就要求该滤波器具有跟踪调谐特性，并具备较高的响应速度。综上所述，该组件拟采用变容管调谐的交指滤波器进行设计。

交指滤波器是一种对称的耦合谐振式滤波器，其输入和输出端口的第一指为短路线，具有阻抗变换作用，内部耦合线一端短接，另一端用变容二极管负载。考虑到偏置需要，增加一个较大的隔直电容。当偏置电压变化时，变容二极管的结电容改变，容抗的变化也就调谐了谐振长度的改变，从而使滤波器的中心频率随之变化。滤波器的调谐范围受输入和输出指长、滤波器内阻、变容管的结电容变化范围以及交指的电长度限制。没有电容负载的单指电长度θ由式（3-10）给出：

式中，f为频率，l为指长，εeff为相对有效介电常数，c为光速。如果交指线具有旁路容性负载，则传输线的有效长度增加。当加入的电容量使得整个有效长度达到π/2时，并且传输线一端短接，那么传输线就表现为一个1/4波长谐振器。为了达到谐振，传输线和变容管的电抗必须抵消。