一种基于数字控制的大功率窄带共址滤波器的制作方法

本实用新型涉及射频滤波技术领域，特别是涉及一种基于数字控制的大功率窄带共址滤波器。

背景技术：

随着现有电子技术的发展，无线电通讯设备的增多，随之带来了频率资源的拥挤，工作在不同平台或同一平台下的设备之间的干扰越来越严重。

在整个通信过程中有存在一下问题：接收过程中的问题，在某设备使用B频段进行接收的过程中，有其他设备A通道的发射机正在工作，这样在距离比较近的情况下，就会造成设计的接收饱和问题，同样会影响B频段设备的灵敏度或者通信质量的下降。发射过程中的问题，由于发射信号的功率比较大，必然会对邻近通道由杂散和互调的干扰。比如发射用到的频段时A，就会在B通道内产生杂散或者互调的干扰，在某设备使用频段B工作的过程中，由于B通道内的杂散或者互调造成B频段的灵敏度或者通话质量的下降。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种基于数字控制的大功率窄带共址滤波器，可以解决现有技术中存在的问题。

本发明提供了一种基于数字控制的大功率窄带共址滤波器，该共址滤波器包括电源处理模块、数字处理模块、腔体滤波器及切换模块，电源处理模块输出12V电源提供给数字处理模块和腔体滤波器即切换模块，数字处理模块将12V电源转换为3.3V电源供给给显示屏，同时输出控制信号至腔体滤波器及切换模块，腔体滤波器及切换模块包括机电开关1、腔体滤波器及机电开关2，待滤波的信号输入机电开关1，机电开关1和机电开关2根据数字处理模块的控制信号同步选择一个腔体滤波器，对待滤波信号进行滤波后从机电开关2输出。

较佳地，腔体滤波器及切换模块包括10路不同中心频率的独立通道、1路直通通道、2个射频同轴机电开关，每个独立通道上均具有一个腔体滤波器，在425MHz～450MHz频段范围内，每隔2MHz的频率作为一个腔体滤波器的中心频率，数字处理模块对机电开关的工作通道控制，使腔体滤波器工作在具体的滤波器通道内。

较佳地，所述电源处理模块包括两个EMI滤波器、一个AC-DC隔离模块以及一个DC-DC隔离模块，第一个EMI滤波器与AC-DC隔离模块、DC-DC隔离模块依次连接，第二个EMI滤波器与DC-DC隔离模块直接连接，第一个EMI滤波器输入220V交流电，经过AC-DC隔离模块降压后输出24V直流电，再经过DC-DC隔离模块降压输出12V直流电，第二个EMI滤波器输入24V直流电，经过DC-DC隔离模块降压后输出12V直流电。

较佳地，所述数字处理模块包括开关稳压器、降压型DC-DC模块、FPGA模块、RS422模块、按键模块、自检模块、指示灯和锁存器；所述电源处理模块中的DC-DC隔离模块输出的12V直流电输入开关稳压器，经过降压处理后输出5V电源，降压型DC-DC模块将5V电源转换为3.3V、2.5V和1.2V直流电，其中的3.3V电源供给RS422模块、FPGA模块和显示屏，2.5V和1.2V电源供给FPGA模块；所述RS422模块采用全双工异步通信总线与FPGA模块内部的RS422异步串口连接；所述按键模块包括两个非自锁圆形按键，均连接在FPGA模块的按键滤波采集模块上，两个按键分别控制产品开/关机与直通/非直通；指示灯包括两个LED指示灯，均连接至FPGA模块内部的指示灯控制模块，其中位于电源按键上方的LED为双色灯，开机状态时为绿色，待机状态时为红色；位于直通按键上方的LED为单色灯，直通状态时亮，非直通状态时灭；所述显示屏为一块4.7寸OLED液晶显示器，与FPGA模块内部的显示屏控制模块连接，用于显示产品当前状态信息；FPGA模块产生的控制信号经过锁存器锁存后控制每个机电开关的工作状态。

较佳地，所述开关稳压器的型号为LT8610A，降压型DC-DC模块的型号为LTC3370，锁存器的型号为SN74LVC373A，FPGA模块的型号为EP3C25E144I7。

本实用新型实施例中一种基于数字控制的大功率窄带共址滤波器，共址滤波器由三部分组成：腔体滤波器及切换模块、数字处理模块、电源处理模块。采用腔体滤波器实现滤波器功能，设备能提供10路不同频率的滤波器并具有插损小、驻波小、带外抑制大及隔离度大等特性；具有直通通道，当设备发生任何故障时，该直通通道能确保通讯链路不会中断；可通过RS-422串口命令实现远程切换，所有接口具有短路保护功能；兼容220V交流、24V直流等两种供电，并具有电源隔离措施，可实现两路电源同时供电，优先使用220V交流供电。该共址滤波器使用在天线与发射/接收设备之间，对不同频率的信号进行滤波，从而减小各频段间的相互影响，提高通信质量。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的基于数字控制的大功率窄带共址滤波器的结构示意图；

图2为图1中腔体滤波器及切换模块的结构示意图；

图3为图1中电源处理模块的结构示意图；

图4为图1中数字处理模块的结构示意图；

图5为图3中FPGA的内部结构示意图；

图6为图2中腔体滤波器及切换模块的开关通道示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

参照图1，本实用新型实施例中提供了一种基于数字控制的大功率窄带共址滤波器，该共址滤波器包括电源处理模块、数字处理模块、腔体滤波器及切换模块。电源处理模块输出12V电源提供给数字处理模块和腔体滤波器即切换模块，数字处理模块将12V电源转换为3.3V电源供给给显示屏，同时输出控制信号至腔体滤波器及切换模块。腔体滤波器及切换模块包括机电开关1、腔体滤波器及机电开关2，待滤波的信号输入机电开关1，机电开关1和机电开关2根据数字处理模块的控制信号同步选择一个腔体滤波器，对待滤波信号进行滤波后从机电开关2输出。电源处理模块输出的12V电源还供给给自检模块，当共址滤波器上电后，自检模块首先进行自检，自检通过后数字处理模块再开始工作。

参照图2，腔体滤波器及切换模块包括10路不同中心频率的独立通道、1路直通通道、2个射频同轴机电开关，每个独立通道上均具有一个腔体滤波器，在425MHz～450MHz频段范围内，每隔2MHz的频率作为一个腔体滤波器的中心频率。数字处理模块对机电开关的工作通道控制，使腔体滤波器工作在具体的滤波器通道内。每个通道的插损小于1.5dB，驻波小于1.3dB。若该共址滤波器发生断电，或其他故障，机电开关会自动切换至直通通道，保证通信通道的畅通。

参照图3，所述电源处理模块包括两个EMI滤波器、一个AC-DC隔离模块以及一个DC-DC隔离模块，第一个EMI滤波器与AC-DC隔离模块、DC-DC隔离模块依次连接，第二个EMI滤波器与DC-DC隔离模块直接连接，第一个EMI滤波器输入220V交流电，经过AC-DC隔离模块降压后输出24V直流电，再经过DC-DC隔离模块降压输出12V直流电，第二个EMI滤波器输入24V直流电，经过DC-DC隔离模块降压后输出12V直流电。

参照图4、5和6，所述数字处理模块包括开关稳压器、降压型DC-DC模块、FPGA模块、RS422模块、按键模块、指示灯和锁存器。本实施例中所述开关稳压器的型号为LT8610A，降压型DC-DC模块的型号为LTC3370，锁存器的型号为SN74LVC373A。

所述电源处理模块中的DC-DC隔离模块输出的12V直流电输入开关稳压器和自检模块，经过降压处理后输出5V电源，降压型DC-DC模块将5V电源转换为3.3V、2.5V和1.2V直流电，其中的3.3V电源供给RS422模块、FPGA模块和显示屏，2.5V和1.2V电源供给FPGA模块。本实施例中FPGA模块选用Altera公司Cyclone III系列的FPGA，具体型号为EP3C25E144I7。所述RS422模块、按键模块、自检模块、显示屏、指示灯和锁存器均连接在FPGA模块上。

所述RS422模块采用全双工异步通信总线与FPGA模块内部的RS422异步串口连接，通信速率为115200bps，FPGA模块将需要发送的每个8bits并行数据写入RS422模块，该模块根据数据格式对并行数据进行并串转换，然后按照技术协议要求的通信速率设定波特率时钟，由该时钟驱动串行数据进行TX输出。FPGA模块检测到RX总线电平下降沿时，RS422模块按照115200bps的波特率时钟进行收数，并将收到的数据根据协议要求的数据格式对串行数据进行串并转换，转换后的数据自动放入待解析数据寄存器中。

操作人员的每一步操作(硬件按键、软件指令)都通过RS422异步串口返回状态字，向上位机提供共址滤波器产品的实时状态信息。FPGA模块内部定义了5种敏感变量寄存器，包括开机寄存器、关机寄存器、直通寄存器、非直通寄存器和指令变量寄存器，当在系统时钟的上升沿检测到有硬件按键操作或者软件指令操作后，判断以上5种敏感变量寄存器当前状态，将状态解析结果进行组合，通过RS422异步串口向上位机回传状态信息。

所述按键模块包括两个非自锁圆形按键，均连接在FPGA模块的按键滤波采集模块上，两个按键分别控制产品开/关机与直通/非直通。产品加电初始态为开机直通态，每按下一次“电源”按钮，产品开/关机状态进行一次翻转；在开机状态下，每按下一次“直通”按钮，产品直通/非直通状态进行一次翻转；在关机状态下，产品始终保持直通状态，“直通”按钮被屏蔽。采用非自锁按键时，按键瞬间会产生周期不等的电平抖动，根据前期大量实际测量数据可知，抖动波形持续宽度不大于20ms，因此按键滤波采集模块对按键操作进行相应宽度的滤波处理，经过按键滤波后产生一个稳定的负脉冲TTL电平信号，供按键滤波采集模块进行采集判断。当按键滤波采集模块采集到负脉冲的上升沿(后沿)时，依据系统时钟频率50MHz产生一个CLK周期宽度的高电平信号，该信号为高表示一次按键有效。

共址滤波器的指示灯包括两个LED指示灯，均连接至FPGA模块内部的指示灯控制模块，其中位于电源按键上方的LED为双色灯，开机状态时为绿色，待机状态时为红色；位于直通按键上方的LED为单色灯，直通状态时亮，非直通状态时灭。指示灯控制模块实时检测四种敏感变量：开机寄存器、关机寄存器、直通寄存器、非直通寄存器，当在系统时钟的上升沿检测到4种敏感变量的3种逻辑组合时，通过译码逻辑输出3种指示灯控制组合信号，分别控制L1绿、L1红、L2共3个LED指示灯。

具体指示灯控制真值表见下表1所示：

表1指示灯控制真值表

注：状态指示时，1为亮，0为灭。

由上表可知，敏感变量中前4种位宽均为1bit，‘1’有效，‘0’无效。以序号2为例：开机寄存器为1，表明当前状态为开机状态，则电源指示灯L1绿灯亮；非直通寄存器为1，表明当前状态为非直通状态，则直通指示灯L2灭。

所述显示屏为一块4.7寸OLED液晶显示器，与FPGA模块内部的显示屏控制模块连接，用于显示产品当前状态信息。接口方式为4线SPI接口，包括显示器片选CS、数据命令控制位D/C#、时钟CLK、数据SDI。FPGA模块依据4线制SPI控制时序产生以上4种信号，通过SPI接口进行传输，传输速率设定为2MHz；FPGA模块与显示屏进行通信时，参考OLED技术资料先选择地址寄存器，完成控制寄存器的初始化配置；再选择数据显示的行地址和列地址寄存器，最后发送要显示的产品状态数据内容进行显示。

FPGA模块产生的控制信号经过锁存器锁存后控制每个机电开关的工作状态。

图2中的腔体滤波器及切换模块的通道状态如图6所示，图2中两个机电开关在10个腔体滤波器以及1个直通通道之间选择，相当于产生了图6中11个选通通道，即相当于所述腔体滤波器及切换模块具有11个输入以及11个输出。

综上所述，本实用新型实施例提供的一种基于数字控制的大功率窄带共址滤波器，共址滤波器由三部分组成：腔体滤波器及切换模块、数字处理模块、电源处理模块。采用腔体滤波器实现滤波器功能，设备能提供10路不同频率的滤波器并具有插损小、驻波小、带外抑制大及隔离度大等特性；具有直通通道，当设备发生任何故障时，该直通通道能确保通讯链路不会中断；可通过RS-422串口命令实现远程切换，所有接口具有短路保护功能；兼容220V交流、24V直流等两种供电，并具有电源隔离措施，可实现两路电源同时供电，优先使用220V交流供电。该共址滤波器使用在天线与发射/接收设备之间，对不同频率的信号进行滤波，从而减小各频段间的相互影响，提高通信质量。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。