高低通滤波器的制作方法

1.本实用新型涉及短波滤波技术领域，尤其涉及一种高低通滤波器。


背景技术：

2.通常而言，收发系统传输的信号中除了基频信号外，还会存在其他谐波分量，比如二次谐波、三次谐波和五次谐波。这些谐波分量往往会对其他信道的信号产生干扰，而且还会影响输出信号的质量、占用系统的功耗。并且，由于传统短波发射机的输出功率较大，而为了满足短波电台的电磁兼容性和效率的要求、并防止谐波分量对自身或其他设备造成干扰，通常需采取滤波器对功率放大后的信号进行谐波滤除。目前，现有的滤波器一般通过反射谐波的方式来达到抑制谐波的目的，但是这种方式容易造成功率放大器承受较大的反射功率，从而不利于提高发射机大功率工作的可靠性。


技术实现要素：

3.鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种高低通滤波器，其基于低通滤波和高通滤波的配合使用，较高地抑制了工作频率中的谐波，从而大大降低了功放需承受的反射功率，进而提高了发射机大功率工作的可靠性。
4.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种高低通滤波器，其包括第一切换板、第一滤波板和第二切换板。第一滤波板包括第一低通滤波电路和第一高通滤波电路，所述第一低通滤波电路为椭圆函数形式的电路结构，所述第一高通滤波电路为切比雪夫函数形式的电路结构。所述第一切换板通过所述第一低通滤波电路连接于所述第二切换板，所述第一切换板通过所述第一高通滤波电路与大地连接。
5.在根据一些实施例的高低通滤波器中，第一滤波板还包括第一滤波用输入端口、第一滤波用第一输出端口、第一滤波用第二输出端口和第一滤波用开关。所述第一滤波用输入端口连接于所述第一切换板，且所述第一滤波用输入端口通过所述第一低通滤波电路连接于第一滤波用第一输出端口，所述第一滤波用输入端口通过所述第一高通滤波电路连接于所述第一滤波用第二输出端口，所述第一滤波用开关设置于所述第一高通滤波电路与所述第一滤波用第二输出端口之间。
6.在根据一些实施例的高低通滤波器中，所述第一切换板包括第一切换板用输入端口、第一切换板用第一输出端口和第一切换板用第一开关，所述第一切换板用第一开关设置于所述第一切换板用输入端口与所述第一输出端口之间。所述第二切换板包括第二切换板用第一输入端口、第二切换板用输出端口和第二切换板用第一开关，所述第二切换板用第一开关设置于所述第二切换板用第一输入端口与所述第二切换板用输出端口之间。所述第一滤波用输入端口连接于所述第一切换板用第一输出端口，所述第一滤波用第一输出端口连接于所述第二切换板用第一输入端口。
7.在根据一些实施例的高低通滤波器中，所述第一低通滤波电路包括第一低通电容组、第二低通电容组、第三低通电容组、第四低通电容组、第五低通电容组、第六低通电容
组、第七低通电容组、第一低通电感、第二低通电感、第三低通电感。所述第一低通电容组的输入端连接于所述第一切换板，所述第一低通电容组的输出端与大地连接。所述第二低通电容组的输入端连接于所述第一切换板，所述第二低通电容组的输出端连接于所述第三低通电容组的输入端、所述第四低通电容组的输入端以及所述第二低通电感的输入端。所述第三低通电容组的输出端与大地连接。所述第四低通电容组的输出端接于所述第五低通电容组的输入端、所述第六低通电容组的输入端以及所述第三低通电感的输入端。所述第五低通电容组的输出端与大地连接。所述第六低通电容组的输出端连接于所述第七低通电容组的输入端和所述第二切换板。所述第七低通电容组的输出端与大地连接。所述第一低通电感的输入端连接于所述第一滤波用输入端口，所述第一低通电感的输出端连接于所述第二低通电感的输入端，所述第二低通电感的输出端连接于所述第三低通电感的输入端，所述第三低通电感的输出端连接于所述第二切换板。
8.在根据一些实施例的高低通滤波器中，所述第一高通滤波电路包括第一高通电容组、第二高通电容组、第三高通电容组、第一高通电感、第二高通电感。所述第一高通电容组的输入端连接于所述第一切换板，所述第一高通电容组的输出端连接于所述第二高通电容组的输入端和所述第一高通电感的输入端。所述第二高通电容组的输出端连接于所述第三高通电容组的输入端和所述第二高通电感的输入端。所述第三高通电容组的输出端与大地连接。所述第一高通电感的输出端与大地连接，所述第二高通电感的输出端与大地连接。
9.在根据一些实施例的高低通滤波器中，所述第一滤波板还包括负载电阻，且所述第一高通滤波电路经由所述负载电阻与大地连接。
10.在根据一些实施例的高低通滤波器中，所述高低通滤波器还包括第二滤波板，所述第二滤波板连接于所述第一切换板和所述第二切换板。所述第二滤波板的工作频率的最小值大于第一滤波板的工作频率的最大值。
11.在根据一些实施例的高低通滤波器中，第一切换板包括第一切换板用输入端口、第一切换用第二输出端口和第一切换板用第二开关，所述第一切换板用第二开关设置于所述第一切换板用输入端口与所述第一切换用第二输出端口之间。第二切换板还包括第二切换板用第二输入端口、第二切换板用输出端口和第二切换板用第二开关，所述第二切换板用第二开关设置于所述第二切换板用第二输入端口与所述第二切换板用输出端口之间。所述第二滤波板连接于所述第一切换用第二输出端口和所述第二切换板用第二输入端口。
12.在根据一些实施例的高低通滤波器中，所述高低通滤波器还包括第三滤波板，所述第三滤波板连接于所述第一切换板和所述第二切换板。所述第三滤波板的工作频率的最小值大于所述第二滤波板的工作频率的最大值。
13.在根据一些实施例的高低通滤波器中，第一切换板包括第一切换板用输入端口、第一切换用第三输出端口和第一切换板用第三开关，所述第一切换板用第三开关设置于所述第一切换板用输入端口与所述第一切换用第三输出端口之间。第二切换板还包括第二切换板用第三输入端口、第二切换板用输出端口和第二切换板用第三开关，所述第二切换板用第三开关设置于所述第二切换板用第三输入端口与所述第二切换板用输出端口之间。所述第三滤波板连接于所述第一切换用第三输出端口和所述第二切换板用第三输入端口。
14.本实用新型的有益效果如下：
15.在本技术的高低通滤波器中，第一滤波板的第一低通滤波电路能够使得低于截止
频率的信号以非常低的衰减通过、使得高于截止频率的信号得到较高的抑制，从而有效降低了发射机由于非线性放大产生的谐波发射干扰；同时，第一高通滤波电路能够使得高于截止频率的信号以较低的衰减传输给大地。因此，基于第一低通滤波电路和第一高通滤波电路的配合使用，使得工作频率的谐波不仅能够得到较高的抑制，还大大降低了功放需承受的反射功率，由此提高了发射机大功率工作的可靠性。
附图说明
16.图1是本实用新型的高低通滤波器的整体结构示意图。
17.图2是图1中的第一切换板的结构示意图。
18.图3是图1中的保护板的结构示意图。
19.图4是图1中的第二切换板的结构示意图。
20.其中，附图标记说明如下：
21.1第一切换板、rf-in1第一切换板用输入端口、rf-out11第一切换板用第一输出端口、rf-out12第一切换用第二输出端口、rf-out13第一切换用第三输出端口、k1第一切换板用第一开关、k2第一切换板用第二开关、k3第一切换板用第三开关；
22.2第一滤波板、21第一低通滤波电路、211第一低通电容组、212第二低通电容组、213第三低通电容组、214第四低通电容组、215第五低通电容组、216第六低通电容组、217第七低通电容组、218第一低通电感、219第二低通电感、210第三低通电感、22第一高通滤波电路、221第一高通电容组、222第二高通电容组、223第三高通电容组、224第一高通电感、225第二高通电感、23负载电阻、rf-in2第一滤波用输入端口、rf-out21第一滤波用第一输出端口、rf-out22第一滤波用第二输出端口、k10第一滤波用开关；
23.3第二切换板、rf-in31第二切换板用第一输入端口、rf-in32第二切换板用第二输入端口、rf-in33第二切换板用第三输入端口、rf-out3第二切换板用输出端口、k7第二切换板用第一开关、k8第二切换板用第二开关、k9第二切换板用第三开关；
24.4第三滤波板；
25.5第四滤波板。
具体实施方式
26.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
27.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本技术的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。本技术中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
28.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接”与另一元件连接时，不存
在中间元件。
29.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
30.下面参照附图来详细说明根据本技术的高低通滤波器。
31.参照图1，本技术的高低通滤波器包括第一切换板1、第一滤波板2和第二切换板3。
32.第一滤波板2包括第一低通滤波电路21和第一高通滤波电路22，第一低通滤波电路21为椭圆函数形式的电路结构，第一高通滤波电路22为切比雪夫函数形式的电路结构。第一切换板1通过第一低通滤波电路21连接于第二切换板3，第一切换板1通过第一高通滤波电路22与大地连接。
33.第一滤波板2的工作频率可为m1～m2。其中，第一滤波板2的第一低通滤波电路21能够使得低于截止频率m2的信号以非常低的衰减通过、使得高于截止频率m2的信号得到较高的抑制，从而有效降低了发射机由于非线性放大产生的谐波发射干扰；同时，第一高通滤波电路22能够使得高于截止频率m2的信号(也就是工作频率的二次或高次谐波)以较低的衰减传输给大地。因此，基于第一低通滤波电路21和第一高通滤波电路22的配合使用，使得工作频率的谐波不仅能够得到较高的抑制，还大大降低了功放需承受的反射功率，由此提高了发射机大功率工作的可靠性。
34.在一些实施例中，参照图1和图2，第一切换板1包括第一切换板用输入端口rf-in1、第一切换板用第一输出端口rf-out11和第一切换板用第一开关k1。其中，第一切换板用输入端口rf-in1用于与信号输入端(未示出)连接以接收外部输入的信号，第一切换板用第一输出端口rf-out11连接于第一滤波板2，第一切换板用第一开关k1设置于第一切换板用输入端口rf-in1与第一切换板用第一输出端口rf-out1之间、并用于控制第一切换板1与第一高通滤波电路22之间的导通或断开。
35.在一些实施例中，参照图1和图3，第一滤波板2还包括第一滤波用输入端口rf-in2(可采用l29-50kf接头)、第一滤波用第一输出端口rf-out21、第一滤波用第二输出端口rf-out22和第一滤波用开关k10。
36.第一滤波用输入端口rf-in2连接于第一切换板用第一输出端口rf-out1。第一滤波用输入端口rf-in2通过第一低通滤波电路21连接于第一滤波用第一输出端口rf-out21，第一滤波用第一输出端口rf-out21连接于第二切换板3；同时，第一滤波用输入端口rf-in2还通过第一高通滤波电路22连接于第一滤波用第二输出端口rf-out22，第一滤波用第二输出端口rf-out22连接于大地；第一滤波用开关k10设置于第一高通滤波电路22与第一滤波用第二输出端口rf-out22之间。
37.在一些实施例中，为了扩大第一滤波板2的工作频率范围，第一滤波板2的第一低通滤波电路21为带内具有等波纹特性的7阶椭圆函数形式的电路结构。具体地，参照图1和图3，第一低通滤波电路21包括第一低通电容组211、第二低通电容组212、第三低通电容组213、第四低通电容组214、第五低通电容组215、第六低通电容组216、第七低通电容组217、第一低通电感218、第二低通电感219、第三低通电感210。
38.第一低通电容组211的输入端连接于第一切换板1，第一低通电容组211的输出端
与大地连接。第二低通电容组212的输入端连接于第一切换板1，第二低通电容组212的输出端连接于第三低通电容组213的输入端、第四低通电容组214的输入端以及第二低通电感219的输入端。第三低通电容组213的输出端与大地连接。第四低通电容组214的输出端接于第五低通电容组215的输入端、第六低通电容组216的输入端以及第三低通电感210的输入端。第五低通电容组215的输出端与大地连接。第六低通电容组216的输出端连接于第七低通电容组217的输入端和第二切换板3。第七低通电容组217的输出端与大地连接。第一低通电感218的输入端连接于第一滤波用输入端口rf-in2，第一低通电感218的输出端连接于第二低通电感219的输入端，第二低通电感219的输出端连接于第三低通电感210的输入端，第三低通电感210的输出端连接于第二切换板3。
39.在一些实施例中，第一低通电容组211、第二低通电容组212、第三低通电容组213、第四低通电容组214、第五低通电容组215、第六低通电容组216、第七低通电容组217中的任意一个均包括至少一个电容，且每个低通电容组中的电容个数及各电容大小可基于实际情况进行选择和配置。
40.在一些实施例中，为了扩大第一滤波板2的工作频率范围，第一滤波板2的第一高通滤波电路22为带内无起伏的7阶切比雪夫函数形式的电路结构。具体地，参照图1和图3，第一高通滤波电路22包括第一高通电容组221、第二高通电容组222、第三高通电容组223、第一高通电感224、第二高通电感225。
41.第一高通电容组221的输入端连接于第一切换板1，第一高通电容组221的输出端连接于第二高通电容组222的输入端和第一高通电感224的输入端。第二高通电容组222的输出端连接于第三高通电容组223的输入端和第二高通电感225的输入端。第三高通电容组223的输出端与大地连接。第一高通电感224的输出端与大地连接，第二高通电感225的输出端与大地连接。
42.在一些实施例中，第一高通电容组221、第二高通电容组222、第三高通电容组223中的任意一个均包括至少一个电容，且每个高通电容组中的电容个数及各电容大小可基于实际情况进行选择和配置。
43.具体地，第一低通滤波电路21和第一高通滤波电路22中的各电容可采用高热量、大功率块状电容，并且每一阶的电容根据计算得出的工作电流大小采用4个或以上并联的形式，以满足3kw的发射功率；第一低通滤波电路21和第一高通滤波电路22中的各电感可采用线径为3mm的镀银紫铜线绕制的空心线圈，线圈均按长度50mm，直径为30mm制作，在同一长度和直径的情况下通过控制线圈的圈数来实现不同电感量的目的。
44.在一些实施例中，参照图1和图3，第一滤波板2还包括负载电阻23，且第一高通滤波电路22经由负载电阻23与大地连接。此时基于负载电阻23对谐波功率的吸收，极大地降低了功放需承受的反射功率，由此提高了发射机大功率工作的可靠性。具体地，负载电阻23的大小可为50ω。
45.在一些实施例中，参照图1和图4，第二切换板3包括第二切换板用第一输入端口rf-in31、第二切换板用输出端口rf-out3(如采用l29射频接头)和第二切换板用第一开关k7。第二切换板用第一输入端口rf-in31连接于第一滤波板2的第一滤波用第一输出端口rf-out21，第二切换板用第一开关k7设置于第二切换板用第一输入端口rf-in31与第二切换板用输出端口rf-out3之间，第二切换板用输出端口rf-out3连接于信号输出端(未示
出)、并用于向外输出经由第一滤波板2的第一低通滤波电路21滤除后的信号。
46.在一些实施例中，参照图1，为了对电路进行保护，第一切换板用第一开关k1的两端并联有第一切换板用第一二极管v1、第二切换板用第一开关k7的两端并联有第二切换板用第一二极管v7、第一滤波用开关k10的两端并联有第一滤波用二极管v10。并且，控制第一切换板用第一开关k1闭合或断开的控制电路、控制第二切换板用第一开关k7闭合或断开的控制电路和控制第一滤波用开关k10闭合或断开的控制电路并联连接，从而实现上述三个开关的同时闭合或同时断开。
47.在一些实施例中，参照图1，本技术的高低通滤波器还包括第二滤波板4，第二滤波板4连接于第一切换板1和第二切换板3。第二滤波板4的电路结构与第一滤波板2的电路结构相同。其中，第二滤波板4的工作频率的最小值大于第一滤波板2的工作频率的最大值。换句话说，当第二滤波板4的工作频率为m3～m4，则m3大于m2。
48.这里，第二滤波板4和第一滤波板2能够分别对各自对应频段内的工作频率进行二次、三次以及高次谐波的滤除，从而基于二者之间的配合作用，本技术的高低通滤波器能够达到-30db的谐波抑制，从而不仅可避免对邻频产生干扰，且无需通过反射谐波的方式抑制谐波，从而能够使得功率放大器承受较大的反射功率，由此提高了发射机大功率工作的可靠性。
49.在一些实施例中，参照图1和图2，第一切换板1还包括第一切换用第二输出端口rf-out12和第一切换板用第二开关k2。第一切换板用第二开关k2设置于第一切换板用输入端口rf-in1与第一切换用第二输出端口rf-out12之间。参照图1和图4，第二切换板3还包括第二切换板用第二输入端口rf-in32和第二切换板用第二开关k8，第二切换板用第二开关k8设置于第二切换板用第二输入端口rf-in32与第二切换板用输出端口rf-out3之间。其中，第二滤波板4连接于第一切换板1的第一切换用第二输出端口rf-out12和第二切换板3的第二切换板用第二输入端口rf-in32。
50.由于第二滤波板4和第一滤波板2分别形成独立的滤波电路、并由不同的开关控制，从而在第二滤波板4和第一滤波板2对各自对应频段内的工作频率进行二次、三次以及高次谐波的滤除的过程中，使得彼此之间互不干扰，由此进一步提高了发射机大功率工作的可靠性。
51.在一些实施例中，参照图1，为了对电路进行保护，第一切换板用第二开关k2的两端并联有第一切换板用第二二极管v2、第二切换板用第二开关k8的两端并联有第二切换板用第二二极管v8。并且，控制第一切换板用第二开关k2闭合或断开的控制电路和控制第二切换板用第二开关k8闭合或断开的控制电路并联连接，从而实现上述两个开关的同时闭合或同时断开。
52.在一些实施例中，参照图1，本技术的高低通滤波器还包括第三滤波板5，第三滤波板5连接于第一切换板1和第二切换板3。第三滤波板5的电路结构与第一滤波板2的电路结构相同。其中，第三滤波板5的工作频率的最小值大于第二滤波板4的工作频率的最大值。换句话说，当第三滤波板5的工作频率为m5～m6，则m5大于m4。
53.这里，第三滤波板5、第二滤波板4和第一滤波板2能够分别对各自对应频段内的工作频率进行二次、三次以及高次谐波的滤除，从而基于三者之间的配合作用，本技术的高低通滤波器能够达到-30db的谐波抑制，从而不仅可避免对邻频产生干扰，且无需通过反射谐
波的方式抑制谐波，从而能够使得功率放大器承受较大的反射功率，由此提高了发射机大功率工作的可靠性。
54.需要说明的是，基于不同的工作需求，还可以适当增设滤波板(与第一滤波板2的电路结构相同)以使本技术的高低通滤波器能够实现对其他频段内的工作频率进行二次、三次以及高次谐波的滤除，这里不在详细赘述。
55.在一些实施例中，参照图1，第一切换板1还包括第一切换用第三输出端口rf-out13和第一切换板用第三开关k3。第一切换板用第三开关k3设置于所述第一切换板用输入端口rf-in1与所述第一切换用第三输出端口rf-out13之间。参照图4，第二切换板3还包括第二切换板用第三输入端口rf-in33和第二切换板用第三开关k9，第二切换板用第三开关k9设置于第二切换板用第三输入端口rf-in33与所述第二切换板用输出端口rf-out3之间。其中，第三滤波板5连接于第一切换用第三输出端口rf-out13和第二切换板用第三输入端口rf-in33。
56.由于第三滤波板5、第二滤波板4和第一滤波板2形成独立的滤波电路、并由不同的开关控制，从而在第三滤波板5、第二滤波板4和第一滤波板2对各自对应频段内的工作频率进行二次、三次以及高次谐波的滤除的过程中，使得彼此之间互不干扰，由此进一步提高了发射机大功率工作的可靠性。
57.在一些实施例中，参照图1，为了对电路进行保护，第一切换板用第三开关k3的两端并联有第一切换板用第三二极管v3、第二切换板用第三开关k9的两端并联有第二切换板用第三二极管v9。并且，控制第一切换板用第三开关k3闭合或断开的控制电路和控制第二切换板用第三开关k9闭合或断开的控制电路并联连接，从而实现上述两个开关的同时闭合或同时断开。
58.尽管第三滤波板5、第二滤波板4和第一滤波板2的电路结构相同，但是由于三者工作的频段不一样，则在相同位号的电感和电容的值也会不一样。
59.最后需要说明的是，第三滤波板5、第二滤波板4和第一滤波板2可通过外部提供的低电平选通信号，控制第一切换板1上的k1～k3与第二切换板3上的k7～k9形成的其中一条电路导通，由此将第三滤波板5、第二滤波板4和第一滤波板2中对应的一个接入电路中。
60.此外，利用本技术的高低通滤波器的结构可实现如下性能指标：插入损耗：≤0.2db；带内波动：≤0.1db；谐波抑制：≤-30db(含二次、三次及多次谐波)；输入阻抗：50ω；输出阻抗：50ω；额定功率：3kw；驻波比：≤2.0(可正常工作)。由于滤波器的额定功率为3kw即64.77dbm，插入损耗0.2db也就是说滤波器的插入损耗功率为135w左右，如果插入损耗为0.3db则滤波器的插入损耗功率为200w，滤波器的插入损耗大小将直接影响到滤波器在输出额定功率时所产生的热量。为了使滤波器工作更加可靠、稳定因此滤波器插入损耗选择更高要求的0.2db。并且，由于第三滤波板5、第二滤波板4和第一滤波板2能够分别对各自对应频段内的工作频率进行二次、三次以及高次谐波的滤除，从而基于三者之间的配合作用，本技术的高低通滤波器能够达到-30db的谐波抑制，从而不仅可避免对邻频产生干扰，且无需通过反射谐波的方式抑制谐波，从而能够使得功率放大器承受较大的反射功率，由此提高了发射机大功率工作的可靠性。