一种大功率宽频带跳频滤波器的制作方法

本实用新型涉及无线通信领域，尤其涉及一种大功率宽频带跳频滤波器。

背景技术：

近年来，随着电子技术高速发展，跳频通信技术由于其抗干扰性强、通信保密不易被截获、频谱利用率高等优点，所以在各种通信设备中被广泛地应用。在跳频通信设备中，跳频滤波器是一个很重要的器件，而大功率的跳频滤波器一般放在通信机的发射端，用以抑制发射机大功率放大器伴随的谐波和近端杂散干扰，以减少对其它通信设备的干扰。现阶段跳频通信信道主要集中在30MHz～512MHz，近年来由于各种原因，提出了频段向2.2GHz扩展的需求，在频段向2.2GHz扩展时，存在跳频滤波器功率容量小，插入损耗大，带外衰减小以及频段向2.2GHz扩展不易实现等问题，因此，为解决上述问题，本实用新型提供一种插入损耗小、大功率、频带在30MHz～2200MHz的数控跳频滤波器。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出了一种插入损耗小、大功率、频带在30MHz～2200MHz的数控跳频滤波器。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种大功率宽频带跳频滤波器，其包括顺次电性连接的射频输入端子、第一射频开关、滤波器组件、第二射频开关和射频输出端子，以及数字控制电路和微处理器，滤波器组件包括并联的第一跳频滤波器、第二跳频滤波器、第三跳频滤波器、第四跳频滤波器、第一低通滤波器、第二低通滤波器和第三低通滤波器；

第一跳频滤波器、第二跳频滤波器、第三跳频滤波器、第四跳频滤波器、第一低通滤波器、第二低通滤波器和第三低通滤波器的输入端分别与第一射频开关电性连接，第一跳频滤波器、第二跳频滤波器、第三跳频滤波器、第四跳频滤波器、第一低通滤波器、第二低通滤波器和第三低通滤波器的输出端分别与第二射频开关电性连接，数字控制电路的输入端与微处理器电性连接，数字控制电路的输出端分别与第一跳频滤波器、第二跳频滤波器、第三跳频滤波器和第四跳频滤波器的输入端电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，第一跳频滤波器、第二跳频滤波器、第三跳频滤波器和第四跳频滤波器的结构相同，第一低通滤波器、第二低通滤波器和第三低通滤波器的结构相同。

进一步优选的，第一跳频滤波器包括调谐电路，以及10路与调谐电路电性连接的谐振电路；

调谐电路的输入端与第一射频开关电性连接，调谐电路的输出端与第二射频开关电性连接，10路谐振电路均与微处理器电性连接。

进一步优选的，调谐电路包括电感L1～L9；

电感L2、电感L3、电感L4、电感L9、电感L7和电感L8顺次电性连接，电感L1的一端与电感L2和电感L3的连接点电性连接，电感L1的另一端与第一射频开关的输出端电性连接，电感L5的一端与电感L4和电感L9的连接点电性连接，电感L5的另一端接地，电感L6的一端与电感L7和电感L8之间的连接点电性连接，电感L6的另一端与第二射频开关的输入端电性连接。

进一步优选的，谐振电路包括电容C1～C6、PIN二极管D1～D4和电阻R1～R4；

电容C1的一端与电感L3和电感L4之间的连接点电性连接，电容C1的另一端分别与电阻R1的一端、电阻R2的一端、PIN二极管D1的正极和PIN二极管D2的负极电性连接，电阻R1的另一端和PIN二极管D1的负极分别与电容C3的一端电性连接，电阻R2的另一端和PIN二极管D2的正极分别与电容C4的一端电性连接，电容C3的另一端和电容C4的另一端均接地；

电容C2的一端与电感L9和电感L7之间的连接点电性连接，电容C2的另一端分别与电阻R3的一端、电阻R4的一端、PIN二极管D3的正极和PIN二极管D4的负极电性连接，电阻R3的另一端和PIN二极管D3的负极分别与电容C5的一端电性连接，电阻R4的另一端和PIN二极管D4的正极分别与电容C6的一端电性连接，电容C5的另一端和电容C6的另一端均接地。

在以上技术方案的基础上，优选的，数字控制电路包括电阻R5～R8，三极管Q1～Q3；

电阻R5的一端与电阻R6的一端电性连接，电阻R5的另一端和电阻R6的另一端分别与三极管Q1的基极和集电极一一对应电性连接，三极管Q1的发射极与变容二极管D2的正极和变容二极管D4的正极电性连接，电阻R7的一端和电阻R8的一端均与微处理器的一个I/O口电性连接，电阻R7的另一端与三极管Q2的基极电性连接，三极管Q2的集电极与三极管Q1的基极电性连接，三极管Q2的发射极接地，电阻R8的另一端与三极管Q3的基极电性连接，三极管Q3的集电极与三极管Q1的发射极电性连接，三极管Q3的发射极接地。

在以上技术方案的基础上，优选的，第一低通滤波器包括顺次电性连接的电感L10～L15，以及电容C7～C13；

电容C7的一端与电感L10和电感L11之间的连接点电性连接，电容C8的一端与电感L11和电感L12之间的连接点电性连接，电感C9的一端与电感L12和电感L13之间的连接点电性连接，电感C10的一端与电感L13和电感L14之间的连接点电性连接，电感C11的一端与电感L14和电感L15之间的连接点电性连接，电感C7的另一端、电感C8的另一端、电感C9的另一端、电感C10的另一端和电感C11的另一端均接地，电感C12并联在电感L12的两端，电容C13并联在电感L13的两端。

在以上技术方案的基础上，优选的，第一射频开关包括第一TS7246K芯片和第二TS7246K芯片；

第一TS7246K芯片的RFC引脚与射频输入端子电性连接，第一TS7246K芯片的RF1、RF2和RF3引脚分别与第一跳频滤波器、第二跳频滤波器、第三跳频滤波器的输入端一一对应电性连接，第一TS7246K芯片的RF4引脚与第二TS7246K芯片的RFC引脚电性连接，第二TS7246K芯片的RF1、RF2、RF3和RF4引脚分别与第四跳频滤波器、第一低通滤波器、第二低通滤波器和第三低通滤波器的输入端一一对应电性连接。

进一步优选的，第二射频开关包括第三TS7246K芯片和第四TS7246K芯片；

第三TS7246K芯片的RF1、RF2、RF3和RF4引脚分别与第一跳频滤波器、第二跳频滤波器、第三跳频滤波器和第四跳频滤波器的输出端一一对应电性连接，第三TS7246K芯片的RFC引脚与第四TS7246K芯片的RF1引脚电性连接，第四TS7246K芯片的RF2、RF3和RF4引脚分别第一低通滤波器、第二低通滤波器和第三低通滤波器的输出端一一对应电性连接，第四TS7246K芯片的RFC引脚与射频输出端子电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，微处理器为EP1CT系列单片机。

本实用新型的一种大功率宽频带跳频滤波器相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过设置包括带通滤波器的第一跳频滤波器、第二跳频滤波器、第三跳频滤波器和第四跳频滤波器实现频段范围从30MHz跨度到800MHz，通过控制PIN二极管的通断来控制电容在电容阵列中的通断状态，从而改变了电容阵列的总电容量，实现带通滤波器的中心频率的可控，实现跳频；

(2)通过设置第一低通滤波器、第二低通滤波器和第三低通滤波器，可以实现频段范围从800MHz跨度到2200MHz，第一低通滤波器、第二低通滤波器和第三低通滤波器选用集总参数的切比雪夫函数低通滤波器，此函数滤波器具有器件少，带外衰减陡峭，远端衰减大，容易实现等优点，可以满足跳频滤波器带外衰减大的性能；

(3)通过采用金属外壳封装保证了复杂的电磁抗干扰能力；

(4)整个装置可以实现频段范围从30MHz跨度到2200MHz，并且可以提高跳频滤波器的带外衰减和输出功率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种大功率宽频带跳频滤波器的结构图；

图2为本实用新型一种大功率宽频带跳频滤波器中第一跳频滤波器的电路图；

图3为本实用新型一种大功率宽频带跳频滤波器中数字控制电路的电路图；

图4为本实用新型一种大功率宽频带跳频滤波器中第一低通滤波器的电路图；

图5为本实用新型一种大功率宽频带跳频滤波器中第一射频开关的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的一种大功率宽频带跳频滤波器，其包括顺次电性连接的射频输入端子、第一射频开关、滤波器组件、第二射频开关和射频输出端子，以及数字控制电路、微处理器。

本实施例中，大功率宽频带跳频滤波器要求频带范围为30MHz～2200MHz，由于大部分频率较高，全频段都用跳频滤波器不容易实现，而且单个30MHz～2200MHz带宽的跳频滤波器也不容易实现。因此，本实施例中，30MHz～800MHz频段用跳频滤波器来实现，800MHz～2200MHz频段用低通滤波器来实现。因此，在本实施例中，滤波器组件包括并联的第一跳频滤波器、第二跳频滤波器、第三跳频滤波器、第四跳频滤波器、第一低通滤波器、第二低通滤波器和第三低通滤波器；其中，第一跳频滤波器、第二跳频滤波器、第三跳频滤波器、第四跳频滤波器的结构相同，第一低通滤波器、第二低通滤波器和第三低通滤波器的结构相同；第一跳频滤波器频率范围为30MHz～90MHz，第二跳频滤波器频率范围为90MHz～225MHz，第三跳频滤波器频率范围为225MHz～512MHz，第四跳频滤波器频率范围为512MHz～800MHz，第一低通滤波器频率范围为800MHz～1200MHz，第二低通滤波器六频率范围为1200MHz～1700MHz，第三低通滤波器频率范围为1700MHz～2200MHz。在本实施例中，第一跳频滤波器、第二跳频滤波器、第三跳频滤波器、第四跳频滤波器、第一低通滤波器、第二低通滤波器和第三低通滤波器的输入端分别与第一射频开关电性连接，第一跳频滤波器、第二跳频滤波器、第三跳频滤波器、第四跳频滤波器、第一低通滤波器、第二低通滤波器和第三低通滤波器的输出端分别与第二射频开关电性连接，数字控制电路的输入端与微处理器电性连接，数字控制电路的输出端分别与第一跳频滤波器、第二跳频滤波器、第三跳频滤波器和第四跳频滤波器的输入端电性连接。

由于第一跳频滤波器、第二跳频滤波器、第三跳频滤波器、第四跳频滤波器的结构和功能均相同，第一低通滤波器、第二低通滤波器和第三低通滤波器的结构和功能均相同；因此在此只介绍第一跳频滤波器和第一低通滤波器。

第一跳频滤波器，滤除射频信号中的噪声及不需要的谐波信号，通过微处理器控制跳频滤波器中PIN二极管的导通和截止来切换滤波范围，有效的提高了系统的抗干扰能力和灵敏度。在本实施例中，第一跳频滤波器包括调谐电路，以及10路与调谐电路电性连接的谐振电路；其中，第一跳频滤波器的主要原理：是双LC谐振器耦合组成窄带宽的带通滤波器，通过改变电容C来改变带通滤波器的中心频率，具体是这样实施的：电容C由10路并联的电容阵列组成，每路电容都串联了一个PIN二极管，通过控制PIN二极管的通断来控制电容在电容阵列中的通断状态，从而改变了电容阵列的总电容量，根据公式得知，改变了电容C就改变了带通滤波器的中心频率f0，实现了带通滤波器的中心频率的可控，实现了跳频；由于每一路电容的通断都有一个对应的中心频率，10路就有1024个中心频率，在1024个中心频率中按一定的步长递加优选出250个中心频率，每一个中心频率对应一种电容阵列的排列状态，把每一种电容阵列的排列状态以数据形式储存在存储器中，需要时调出相应的数据即可调谐到相应的中心频率上，实现了数控跳频。在本实施例中，调谐电路的输入端与第一射频开关电性连接，调谐电路的输出端与第二射频开关电性连接，10路谐振电路均与微处理器电性连接。

其中，调谐电路，调节阻抗匹配的作用。在本实施例中，如图2所示，调谐电路包括电感L1～L9；具体的，电感L2、电感L3、电感L4、电感L9、电感L7和电感L8顺次电性连接，电感L1的一端与电感L2和电感L3的连接点电性连接，电感L1的另一端与第一射频开关的输出端电性连接，电感L5的一端与电感L4和电感L9的连接点电性连接，电感L5的另一端接地，电感L6的一端与电感L7和电感L8之间的连接点电性连接，电感L6的另一端与第二射频开关的输入端电性连接。其中，电感L1为第一跳频滤波器的输入端，电感L6为第一跳频滤波器的输出端，电感L1和电感L6为阻抗匹配电感，起到调节阻抗匹配的作用；电感L2～L5和电感L7～L9为主谐振电感，作用是参与谐振。

谐振电路，通过改变PIN二极管的导通和截止改变谐振频率。在本实施例中，为了提高滤波器的功率容量和降低插入损耗，采用反向耐压高、正向导通电阻小的PIN二极管，如图2所示，谐振电路包括电容C1～C6、PIN二极管D1～D4和电阻R1～R4；具体的，电容C1的一端与电感L3和电感L4之间的连接点电性连接，电容C1的另一端分别与电阻R1的一端、电阻R2的一端、PIN二极管D1的正极和PIN二极管D2的负极电性连接，电阻R1的另一端和PIN二极管D1的负极分别与电容C3的一端电性连接，电阻R2的另一端和PIN二极管D2的正极分别与电容C4的一端电性连接，电容C3的另一端和电容C4的另一端均接地，电容C4的一端与微处理器的IO口电性连接；电容C2的一端与电感L9和电感L7之间的连接点电性连接，电容C2的另一端分别与电阻R3的一端、电阻R4的一端、PIN二极管D3的正极和PIN二极管D4的负极电性连接，电阻R3的另一端和PIN二极管D3的负极分别与电容C5的一端电性连接，电阻R4的另一端和PIN二极管D4的正极分别与电容C6的一端电性连接，电容C5的另一端和电容C6的另一端均接地，电容C6的一端与电容C4的一端电性连接。D1、D2、D3和D4为PIN开关二极管，其导通或关闭达到改变参与谐振电容值；C1为第一路的谐振电容，C2、C3为旁路电容，当OUT1为低电平时，D1、D2导通，此时C1和C2、C3串联得到电容C串，电路中共有十组谐振电路组成开关电容阵列，开关电容阵列的等效电容C总和L2、L3的谐振电感组成LC并联谐振电路，L1为匹配电感，L4、L5、L6组成T形电路，起耦合和匹配作用。此电路以L6为中心，左右对称，两边参数和功能相同。

微处理器为EP1CT系列单片机。该系列的单片机均可以使用，每路谐振电路的PIN二极管D2的正极和PIN二极管D4的正极均与EP1CT系列单片机的同一I/O口电性连接。EP1CT系列单片机驱动谐振电路的驱动电路为现有技术，在此不再累述。

数字控制电路，为PIN二极管施加正反向电压，从而能够使得微处理器的管脚直接驱动谐振电路。在本实施例中，如图3所示，数字控制电路包括电阻R5～R8，三极管Q1～Q3；具体的，电阻R5的一端与电阻R6的一端电性连接，电阻R5的另一端和电阻R6的另一端分别与三极管Q1的基极和集电极一一对应电性连接，三极管Q1的发射极与变容二极管D2的正极和变容二极管D4的正极电性连接，电阻R7的一端和电阻R8的一端均与微处理器的一个I/O口电性连接，电阻R7的另一端与三极管Q2的基极电性连接，三极管Q2的集电极与三极管Q1的基极电性连接，三极管Q2的发射极接地，电阻R8的另一端与三极管Q3的基极电性连接，三极管Q3的集电极与三极管Q1的发射极电性连接，三极管Q3的发射极接地。其中，D0为逻辑电平，当D0为1时，Q2导通，Q1截止，Q3导通，此时D1、D2、D3、D4导通；当D0为0时，Q2、Q3截止，Q1导通，此时D1、D2、D3、D4截止。电阻R5、R6为限流电阻。

第一低通滤波器，为集总参数的切比雪夫函数低通滤波器，此函数滤波器具有器件少、带外衰减陡峭、端衰减大和容易实现等优点，通过EDA仿真，得到原型参数，另外还可以阻塞可能引起与其它通信发生干扰的谐波发射。在本实施例中，如图4所示，第一低通滤波器包括顺次电性连接的电感L10～L15，以及电容C7～C13；具体的，电容C7的一端与电感L10和电感L11之间的连接点电性连接，电容C8的一端与电感L11和电感L12之间的连接点电性连接，电感C9的一端与电感L12和电感L13之间的连接点电性连接，电感C10的一端与电感L13和电感L14之间的连接点电性连接，电感C11的一端与电感L14和电感L15之间的连接点电性连接，电感C7的另一端、电感C8的另一端、电感C9的另一端、电感C10的另一端和电感C11的另一端均接地，电感C12并联在电感L12的两端，电容C13并联在电感L13的两端。L10和C7组成一个最简单的2阶低通滤波器，2阶低通滤波器的带外抑制很小，为提高带外抑制，需增加滤波器的阶数，电感L10～L15和电容C7～C13组成11阶的低通滤波器，电容C12和C13会在滤波器的右边带上形成一个极点，极点的加入可以提高带外抑制。

第一射频开关和第二射频开关实现七选一的功能。在本实施例中，第一射频开关和第二射频开关的结构和功能相同。如图5所示，第一射频开关包括第一TS7246K芯片和第二TS7246K芯片；具体的，第一TS7246K芯片的RFC引脚与射频输入端子电性连接，第一TS7246K芯片的RF1、RF2和RF3引脚分别与第一跳频滤波器、第二跳频滤波器、第三跳频滤波器的输入端一一对应电性连接，第一TS7246K芯片的RF4引脚与第二TS7246K芯片的RFC引脚电性连接，第二TS7246K芯片的RF1、RF2、RF3和RF4引脚分别与第四跳频滤波器、第一低通滤波器、第二低通滤波器和第三低通滤波器的输入端一一对应电性连接。

第二射频开关包括第三TS7246K芯片和第四TS7246K芯片；具体的，第三TS7246K芯片的RF1、RF2、RF3和RF4引脚分别与第一跳频滤波器、第二跳频滤波器、第三跳频滤波器和第四跳频滤波器的输出端一一对应电性连接，第三TS7246K芯片的RFC引脚与第四TS7246K芯片的RF1引脚电性连接，第四TS7246K芯片的RF2、RF3和RF4引脚分别第一低通滤波器、第二低通滤波器和第三低通滤波器的输出端一一对应电性连接，第四TS7246K芯片的RFC引脚与射频输出端子电性连接。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。