VHF/UHF频段的增益电调滤波器及其通信装置的制作方法

本实用新型属于甚高频(Very High Frequency,VHF)/特高频(Ultra High Frequency,VHF)/通信频段的通信设备技术领域，特别涉及一种VHF/UHF频段的增益电调滤波器及其通信装置，适用于接收设备前端在VHF/UHF频段的带通电调滤波。

背景技术：

甚高频(Very high frequency，VHF)是指频带由30MHz到300MHz的无线电电波；VHF多数是用作电台及电视台广播，同时又是航空和航海的沟通频道，主要是作较短途的传送；和高频(HF)不同的是，VHF的电离层通常不会反射VHF的信号,而且VHF常常会受环境因素(如:地形)影响其信号。

特高频(Ultra High Frequency，UHF)是指频率为300到3000MHz、波长在1m到1dm之间的无线电波，特高频波段的无线电波又称为分米波，且特高频频段的无线电波常用于广播电视领域，同时特高频频段的电波可以用小而短的天线作收发，适合移动通信，例如：军用航空无线手机：(800MHz，1.5GHz)；无线网络：(2.4GHz)；业余无线电：(430MHz，1200MHz，2400MHz)。

随着通信技术的不断发展，VHF/UHF频段的通信频率资源非常紧张、环境噪声复杂，同一地区或同一车辆上会出现临近信道同时进行通信的情况，造成通信设备间信道干扰，这就需要在这些通信设备的信道硬件中设计选择性好、频率可变的电调滤波器选频器件；以往接收信道使用的电调滤波器都是由单一的双调谐回路组成，利用改变变容二极管的反向偏置电压控制带通滤波器的选通频率，实现接收信道中选通有用信号、衰减带外无用信号的作用；接收信道的低噪声放大器(LNA)如果置于电调滤波器之后，可以实现接收信号放大，但由于电调滤波器的插入损耗大，会造成接收噪声系数过大，影响通信设备的灵敏度；如果将低噪声放大器(LNA)至于电调滤波器之前，接收信号则无选频，即使前端会有电感和电容组合搭建的低插损带通滤波器处理带外无用信号，也很难处理临近信道强干扰使信道饱和的问题，进而对通信设备中的接收装置产生影响。

技术实现要素：

针对以上现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提出一种VHF/UHF频段的增益电调滤波器及其通信装置，其中VHF/UHF频段的增益电调滤波器使用的3个调谐回路单元和低噪声放大器(LNA)体积小、频率选择性更好、且带一定增益；调谐回路广泛用于选频电路中，本实用新型使用的调谐回路单元包含3个调谐回路单元，依次记为第一调谐回路单元、第二调谐回路单元和第三调谐回路单元，第一调谐回路为预选频，选频特性一般，通带插入损耗小；第二调谐回路和第三调谐回路组成双调谐网络，选频特性好，通带插入损耗大；而低噪声放大器(LNA)置于第一调谐回路单元和第二调谐回路单元之间，能够提高本实用新型所述VHF/UHF频段的增益电调滤波器的增益，使得增益可控，从而提高接收装置的动态范围，改善接收装置所在通信装置的噪声系数；通过第一开关和第二开关对多个VHF/UHF频段的增益电调滤波器分别进行选通，能够实现本实用新型所述VHF/UHF频段的增益电调滤波器在更宽频段的覆盖。

为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现。

技术方案一：

一种VHF/UHF频段的增益电调滤波器，包括：第一调谐回路单元、双调谐网络和低噪声放大器；所述双调谐网络包含第二调谐回路单元和第三调谐回路单元；所述第一调谐回路单元的信号输出端电连接低噪声放大器的信号输入端，低噪声放大器的信号输出端电连接第二调谐回路单元的信号输入端，第二调谐回路单元的信号输出端电连接第三调谐回路单元的信号输入端；所述第二调谐回路单元和第三调谐回路单元组成双调谐网络；

所述第一调谐回路单元用于获取射频信号，并对所述射频信号进行预选频，得到包含预选频率的射频信号，然后将所述包含预选频率的射频信号发送至低噪声放大器进行低噪放大，得到低噪放大后的包含预选频率的射频信号，并将所述低噪放大后的包含预选频率的射频信号发送至双调谐网络进行二次选频，得到增益可控的低噪放大射频信号；其中，所述射频信号和所述增益可控的低噪放大射频信号各自包含的频率都属于VHF/UHF通信频段。

技术方案二：

一种VHF/UHF频段的增益电调滤波器的通信装置，基于技术方案一所述的VHF/UHF频段的增益电调滤波器，包括第一开关、第二开关、m个VHF/UHF频段的增益电调滤波器；其中m个VHF/UHF频段的增益电调滤波器各自信号输入端分别对应电连接第一开关的公共输出端，且该第一开关的公共输出端对应电连接第i个VHF/UHF频段的增益电调滤波器输入端，第i个VHF/UHF频段的增益电调滤波器输出端对应电连接第二开关的公共输入端；其中，i属于1至m，第i个VHF/UHF频段的增益电调滤波器为m个VHF/UHF频段的增益电调滤波器中任意一个，m为大于0的整数。

所述第一开关用于获取射频信号，然后根据该射频信号的频率对应选通一个VHF/UHF频段的增益电调滤波器，选通的VHF/UHF频段的增益电调滤波器对该射频信号依次进行预选频、低噪放大和二次选频，得到增益可控的低噪放大射频信号，并将所述增益可控的低噪放大射频信号发送至第二开关进行输出。

本实用新型的进一步改进之处为：

第一，所述第一调谐回路单元、第二调谐回路单元、第三调谐回路单元和低噪声放大器之间采用串联形式进行电连接；

第二，所述第一调谐回路单元、第二调谐回路单元、第三调谐回路单元分别为电容、变容二极管和电感组成。

第三，所述基于VHF/UHF频段的增益电调滤波器还包含控制器，控制器的电压控制输出端分别电连接每一个VHF/UHF频段的增益电调滤波器的控制电压输入端，控制器的信号控制输出端分别电连接每一个VHF/UHF频段的增益电调滤波器中的第一开关的信号控制输入端和第二开关的信号控制输入端；控制器用于分别控制每一个VHF/UHF频段的增益电调滤波器获取控制电压，还用于获取第一开关控制信号和第二开关控制信号，并对应控制第一开关和第二开关进行滤波选频。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的一种VHF/UHF频段的增益电调滤波器使用的第一调谐回路单元、第二调谐回路单元和第三调谐回路单元和低噪声放大器的体积小、频率选择性更好、且带一定增益；第一调谐回路单元为预选频，选频特性一般，通带插入损耗小；第二调谐回路单元和第三调谐回路单元组成双调谐网络选频特性好，通带插入损耗大；而低噪声放大器置于第一调谐回路单元和第二调谐回路单元之间，能够提高本实用新型所述VHF/UHF频段的增益电调滤波器的增益，使得增益可控，从而提高接收装置的动态范围，改善接收装置所在通信装置的噪声系数；本实用新型的VHF/UHF频段的增益电调滤波器通信装置通过第一开关和第二开关对多个VHF/UHF频段的增益电调滤波器分别进行选通，能够实现本实用新型所述VHF/UHF频段的增益电调滤波器在更宽频段的覆盖，解决VHF/UHF频段通信设备中信道选频的问题，实现利用带增益的VHF/UHF频段收前端电调滤波器进行选频，还能够提高接收机地动态范围，做到增益可控，并且能够较好地改善噪声系数，提高通信装置灵敏度，比将低噪声放大器置于滤波器之前或之后的结构和指标更优。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型的一种VHF/UHF频段的增益电调滤波器的原理示意图；

图2为本实用新型的一种VHF/UHF频段的增益电调滤波器通信装置的总体结构示意图；

图3为本实用新型的一种VHF/UHF频段的增益电调滤波器的通信装置内控制器的实施示意图。

具体实施方式

参照图1，为本实用新型的一种VHF/UHF频段的增益电调滤波器的原理示意图；该种VHF/UHF频段的增益电调滤波器包括：第一调谐回路单元、第二调谐回路单元、第三调谐回路单元和低噪声放大器(LNA)；所述第一调谐回路单元、第二调谐回路单元、第三调谐回路单元分别由电容、变容二极管、电感组成；所述第一调谐回路单元输出端电连接低噪声放大器(LNA)输入端，低噪声放大器(LNA)输出端电连接第二调谐回路单元输入端，第二调谐回路单元输出端电连接第三调谐回路单元输入端；所述第二调谐回路单元和第三调谐回路单元组成双调谐网络。

所述低噪声放大器为集成低噪声放大器(LNA)，该低噪声放大器应选择适合的应用频率、满足设计要求的噪声系数和放大倍数等参数的器件，根据低噪声放大器的放大倍数实现增益可控，进而选择带有自动增益控制(AGC)的低噪声放大器实现动态的增益控制；且第一调谐回路单元和第二调谐回路单元调谐回路之间使用低噪声放大器(LNA)能够提高接收增益、改善噪声系数，多应用于通信设备接收信号前端，并通过并联方式在VHF/UHF通信频段实现宽频段电调滤波器设计。

所述第一调谐回路单元用于获取射频信号，并对所述射频信号进行预选频，得到包含预选频率的射频信号，然后将所述包含预选频率的射频信号发送至低噪声放大器进行低噪放大，得到低噪放大后的包含预选频率的射频信号，并将所述低噪放大后的包含预选频率的射频信号发送至第二调谐回路单元和第三调谐回路单元组成的双调谐网络进行矩形系数更高的二次选频，得到增益可控的低噪放大射频信号；其中，所述射频信号和所述增益可控的低噪放大射频信号各自包含的频率都属于VHF/UHF通信频段。

所述第一调谐回路单元、第二调谐回路单元、第三调谐回路单元和低噪声放大器(LNA)之间采用串联形式进行电连接；所述VHF/UHF频段的增益电调滤波器是一个双端口网络，包含2个射频端口，分别为射频输入口和射频输出口；射频输入口电连接耦合电容C1后电连接由变容二极管V1、变容二极管V2及高Q电感L1和高Q电感L2组成的调谐回路1，将调谐回路1作为第一调谐回路单元；变容二极管V1电连接耦合电容C2后电连接低噪声放大器(LNA)，低噪声放大器(LNA)电连接连接耦合电容C3后由变容二极管V3、变容二极管V4及高Q电感L4组成的调谐回路2，将调谐回路2作为第二调谐回路单元；变容二极管V3经由高Q电感L3电连接由高Q电感L5、高Q电感L6、变容二极管V5和变容二极管V6组成的调谐回路3，将调谐回路3作为第三调谐回路单元；第一调谐回路单元、第二调谐回路单元和第三调谐回路单元各自的电路模式基本一样，其中每一个器件取值根据设计的频率范围会有所不同。第一调谐回路单元输出端经过耦合电容C2电连接低噪声放大器(LNA)输入端，低噪声放大器(LNA)根据本实用新型的一种VHF/UHF频段的增益电调滤波器需要选用固定、可调等类型和不同噪声系数、压缩点等指标的器件；低噪声放大器(LNA)包含控制电路和加电电路。

所述低噪声放大器(LNA)输出端经耦合电容C3电连接后串联由变容二极管V3、变容二极管V4及高Q电感L4组成的第二调谐回路单元，再经耦合电感L3电连接后串联由变容二极管V5、变容二极管V6、高Q电感L5及高Q电感L6组成的第三调谐回路单元，最后经耦合电容C4和射频输出口分别电连接；第二调谐回路单元和第三调谐回路单元组成双调谐网络，双调谐网络中的每个器件取值根据设计的频率范围会有所不同；VCC1用于给变容二极管V1、变容二极管V2分别加反向电压，VCC2用于给变容二极管V3、变容二极管V4分别加反向电压，VCC3用于给变容二极管V5、变容二极管V6分别加反向电压，反向电压都为正压。

所述第一调谐回路单元、第二调谐回路单元、第三调谐回路单元分别为电容、变容二极管和电感组成，以第一调谐回路单元为例，第一调谐回路单元输入端电连接耦合高Q电容C1，然后电连接第一调谐电路，最后连接到第一调谐回路单元的输出端，其中第一调谐电路由变容二极管V1、变容二极管V2串联(V1、V2共负极连接)组成的可变电容组并联高Q电感L构成，并联高Q电感L由高Q电感L1和高Q电感L2串联而成，第一调谐电路的末端接地。第二调谐回路单元中与由变容二极管V3、变容二极管V4串联(V3、V4共负极连接)组成可变电容组并联的高Q电感为L4，第三调谐回路单元中与由变容二极管V5、变容二极管V6串联(V5、V6共负极连接)组成可变电容组并联的高Q电感为高Q电感L5和高Q电感L6串联；其中，高Q就是高品质因数，Q值越高品质越好，越理想器件；选择电容和电感的Q值因频率不同是不同的，高Q为相对于一般器件的相对值，能选高的就选择高的，这样指标会更好，更接近理论值。

之所以要将与可变电容组并联的高Q电感分为两个高Q电感串联，是考虑到阻抗匹配。当然，设计者可以根据调谐频率和选用的变容二级管的调整范围来确定是否选用一个或者多个变容二极管来组成可变电容组；图1中的VCC1是给变容二极管V1、变容二极管V2分别加反向电压的输入端，该反向电压为正压，根据所加电压的不同变容二极管V1、变容二极管V1分别呈现不同的电容。在实际应用中应在VCC1的输入端口串接一个电感或电阻实现对第一调谐回路单元获取射频信号时进行阻隔，必要时，需要对VCC1的直流电压进行滤波处理，比如加入电容、磁珠、EMI滤波器等。

参照图2，为本实用新型的一种VHF/UHF频段的增益电调滤波器通信装置的总体结构示意图；图2是图1的一种延伸，图1所示的一个VHF/UHF频段的增益电调滤波器不能覆盖更宽的频段，为了达到满足宽频段滤波的目的，本实用新型采用VHF/UHF频段的增益电调滤波器的通信装置实现，所述VHF/UHF频段的增益电调滤波器的通信装置采取由第一开关K1、第二开关K2和m个VHF/UHF频段的增益电调滤波器进行选通的方式来实现，其中m个VHF/UHF频段的增益电调滤波器各自信号输入端分别对应电连接第一开关的公共输出端，且该第一开关的公共输出端对应电连接第i个VHF/UHF频段的增益电调滤波器输入端，第i个VHF/UHF频段的增益电调滤波器输出端对应电连接第二开关的公共输入端；其中，i属于1至m，第i个VHF/UHF频段的增益电调滤波器为m个VHF/UHF频段的增益电调滤波器中任意一个，m为大于0的整数；本实用新型实施例中m＝3。

所述m个VHF/UHF频段的增益电调滤波器各自具有不同的选通频率；每一个VHF/UHF频段的增益电调滤波器都包含射频输入端口和射频输出端口；所述第一开关用于获取射频信号，然后根据该射频信号的频率对应选通一个VHF/UHF频段的增益电调滤波器，选通的VHF/UHF频段的增益电调滤波器对该射频信号依次进行预选频、低噪放大、矩形系数更高的二次选频，得到增益可控的低噪放大射频信号，并将所述增益可控的低噪放大射频信号发送至与第一开关同时转换的第二开关进行输出。

图2为m为3时的例子，根据获取的射频信号的频率分别控制第一开关K1、第二开关K2，选通了第一VHF/UHF频段的增益电调滤波器(BPF1),第二VHF/UHF频段的增益电调滤波器(BPF2)和第三VHF/UHF频段的增益电调滤波器(BPF3)都未选通；BPF1、BPF2、BPF3各自的相同位置与其对应的电压VCC1、VCC2、VCC3分别电连接在一起；BPF1、BPF2、BPF3中各自包含的低噪声放大器LNA为了省电，只在选通相应频率时对该段频率范围内的射频信号进行加电和其他控制；其他控制为：根据工作频率选通某一路电调滤波器时，对该路中包含的低噪声放大器LNA加电，如果该低噪声放大器管脚有其它如AGC控制等输入控制信号时，也要送相应的控制信号；本实用新型实施例中，第一开关K1、第二开关K2分别采用晶闸管、PIN开关二极管、继电器或者电子开关IC芯片；为了达到电台跳频跳速要求推荐使用PIN开关二极管或者电子开关IC芯片。

本实用新型的一种VHF/UHF频段的增益电调滤波器的通信装置实施例中还包含控制器，所述控制器的电压控制输出端分别电连接每一个VHF/UHF频段的增益电调滤波器的控制电压输入端，控制器的信号控制输出端分别电连接每一个VHF/UHF频段的增益电调滤波器中的第一开关的信号控制输入端和第二开关的信号控制输入端；控制器用于按输入工作频率对应输出分别控制每一个VHF/UHF频段的增益电调滤波器获取所需电压，还用于获取第一开关控制信号和第二开关控制信号，并对应控制第一开关和第二开关进行滤波选频。

参照图3，为本实用新型的一种VHF/UHF频段的增益电调滤波器的通信装置内控制器的实施示意图；所述控制器总共有4路输入信号，分别为频率字、换频信号、使能、时钟，输出信号包括分别控制第一VHF/UHF频段的增益电调滤波器中用于给变容二极管V1、变容二极管V2分别加反向电压的VCC1、控制第二VHF/UHF频段的增益电调滤波器中给变容二极管V3、变容二极管V4分别加反向电压VCC2，以及控制第三VHF/UHF频段的增益电调滤波器中给变容二极管V3、变容二极管V4分别加反向电压VCC3，第一开关控制信号KZ1和第二开关控制信号KZ2。工作原理是电台通过输入的射频信号获得当前需要工作的频率和工作状态，根据所述当前需要工作的频率和工作状态分别控制第一开关K1和第二开关K2，第一开关控制信号KZ1为控制第一开关K1的信号，第二开关控制信号KZ2为控制第二开关K2的信号，第一开关控制信号KZ1和第二开关控制信号KZ2都可以是单路射频信号或多路射频信号，也可以是串行数据或并行数据；根据实施中选用第一开关K1和第二开关K2各自的类型进行选择；选通后的VHF/UHF频段的增益电调滤波器根据电台工作频率不同将存储在控制器内该工作频率对应的一组电压VCC1、VCC2、VCC3分别继续输出，并控制该选通的VHF/UHF频段的增益电调滤波器对该频率信号进行滤波选频处理。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。