无线传感网射频前端的可调滤波器小型化研究与设计

摘要

以互联网为代表的计算机网络技术是二十世纪计算机科学的一项伟大成果,它给我们的生活带来了深刻的变化,然而在目前,网络功能再强大,网络世界再丰富,也终究是虚拟的,它与我们所生活的现实世界还是相隔的,在网络世界中,很难感知现实世界,很多事情还是不可能的,时代呼唤着新的网络技术。无线传感网络(wireless sensor network)正是在这样的背景下应运而生的全新网络技术,它综合了传感器、低功耗、通讯以及微机电等等技术,可以预见,在不久的将来,无线传感网络将给我们的生活方式带来革命性的变化。
　　 无线传感器节点包括:数据采集单元、数据处理单元和数据传输单元,其中的数据传输单元主要是射频电路,其核心器件除了收发天线外,还有高性能的滤波器,用于抗干扰和滤波,对于无线传感网射频前端的滤波器进行研究与设计具有积极重大的意义。
　　 无线传感网接收机系统发送指令指定载频的中心频率,通过控制性能调节模块调节电子调谐滤波模块的射频响应。其中抗干扰滤波模块由带有自动调谐功能的电子调谐滤波器组成,需要解决的问题是电子调谐滤波器调谐短周期的问题,其周期要小于100us,以保证速度满足频率捷变的要求。自动调谐功能通过性能调节模块发送的指令调节电子调谐滤波器本身的耦合系数和谐振频率来实现无线传感网接收机要求的理想性能。
　　 滤波器的设计除了应满足设计指标的要求,还需要考虑的因素是特殊使用环境的要求,综合性能指标与环境要求进行取舍,才可以设计出能应用于实际工程的滤波器。由于无线传感网中的节点所处环境复杂性、数量的庞大、电源供电的局限性,使用时效性较短等诸多因素的影响,要求滤波器的设计需要满足体积小,重量轻,低成本,调谐速度快(微带结构的变容管电调滤波器是个很好的选择,但插损值偏大),又由于该滤波器用于滤除天线接收的干扰噪声信号作为预选滤波器,其插损又不能太大,使得滤波器的设计有一定难点和挑战。
　　 本文设计了一款微带梳状线电调滤波器,它具有结构紧凑,调谐速度快,成本低,满足无线传感网对节点设计的要求。