专利名称：高频段的数字调谐lc滤波器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及髙频地波雷达中接收机的技术领域，特别是涉及需要频率捷变滤波的 接收机的数字调谐滤波装置。
背景技术：
现代信号处理以及电子应用技术领域，滤波器是必不可少的组成部分，它的最主要的 作用是分离信号、抑制干扰。对于一般的滤波器， 一旦元件参数确定，其滤波特性(中心 频率、带宽等)就会固定下来。但有时候，我们希望带通滤波器具有通带频率可调的特性， 即通过改变滤波器的中心频率、带宽等参数，让滤波器可以更灵活地运用于各种场合。对 于传统的带通滤波器，我们可以通过调整其滤波环路上的电阻、电容等元件的值来实现， 但是在某些需要自动控制的场合，或者我们不方便直接手工改变电路结构和参数的时候， 这种方法显然是不可行的。发明内容本实用新型针对上述问题，提供了一种具有数字调谐功能的高频段的数字调谐LC滤波 器，这种频率捷变滤波器的中心频率随接收信号的变化而改变，从而可以有效地改善接收 机的信噪比，使跳频通信设备能更高效可靠。同时，这种数字调谐滤波器还可以有效解决 多部跳频通信设备同时通信的干扰和电磁兼容问题，在同样带宽的条件下，增加数十倍的 容量。本实用新型提供的技术方案是 一种高频段的数字调谐LC滤波器，其特征在于包括 输入模拟开关，四波段固定滤波器组，输出模拟开关，调谐电容输入控制，PIN开关电容阵 列组，波段选择输入端，段内调谐码输入端，信号输入端，信号输出端，调谐电容输入控 制接在四波段固定滤波器组和PIN开关电容阵列组之间，并与波段选择输入端6连接，在 波段选择和段内调谐码的控制下，可以实现4个不同波段的数字调谐滤波作用；输入模拟 开关、输出模拟开关分别接在四波段固定滤波器组的输入端和输出端处，控制四波段固定 滤波器组中不同波段滤波器网络的选通。本实用新型最终能实现5.9朋z到31.7MHz共64 级数控调谐滤波的功能。所述的四波段固定滤波器组，由4个固定中心频率的滤波网络组成，每个网络都是包 含4个耦合电容，3个谐振电容和3个谐振电感的三阶切比雪夫型LC耦合谐振网络。这种 滤波网络滤波衰减曲线的矩形系数好，插入损耗低。设计不同的电容和电感的大小，可以 制作出中心频率不同的滤波器。所有电容，电感均选用贴片电容，贴片电感。所述的PIN开关电容阵列组，由3组参数相同的PIN开关电容阵列构成，每组电容阵列 由4个不同容量大小的电容器(电容量大小比8: 4: 2: 1),以及相应的控制电容接入或断 开的数控PIN开关组成。每个PIN开关以+5V和一5V的输入控制信号分别实现相应电容的 接入或断开。4个PIN开关独立地控制4个电容通断，就可以实现16级数控变容。PIN开关电容阵列组接入上述的四波段固定滤波器组中某一个滤波网络的谐振支路，可改变滤波 网络的中心频率，达到调谐的作用。所述的输入模拟开关和输出模拟开关，采用一片MAXIM公司的双路4: 1模拟开关 MAX4582L芯片实现。该型号模拟开关导通阻小，转换速度快，高频下插入损耗、关断隔离 度等指标好，能够满足本实用新型的要求。所述的调谐电容输入控制，也是采用的MAX4582L模拟开关芯片来实现的。两片MAX4582L 可以完成三路4: l模拟开关选通的功能。本实用新型的设计原理是这样的数字跳频滤波器的每一级中心频率，都对应着一个 6bit的二进制调谐码。根据电路元件参数的取值，可以事先计算和调试出"调谐码—频率 对照表"，再依据此对照表和所需的中心频率，从调谐码输入控制端并行输入6bit调谐码 数据。调谐码数据的髙2位作为波段选择信号，逻辑"1"和"0"分别以+3V和0V电平的 形式输出给各个的模拟开关，用来选中四波段固定滤波器组中某一频段范围的滤波网络。 调谐码低4位作为段内调谐码信号，逻辑"1"和"0"分别以+5V和一5V电平的形式控制 PIN开关电容阵列，使之有合适容量的电容接入四波段固定滤波器组，达到调整滤波器中心 频率的功能。这样，通过6bit调谐码选择不同的滤波网络(髙2位)和谐振支路接入电容 (低4位)的方式，可以实现高频波段的64级跳频滤波。本实用新型和现有数字调谐滤波器相比有如下几点优点1. 本实用新型可以实现5.9MHz到31. 7MHz较宽范围的数字调谐滤波,基本覆盖了髙频 波段的频率；矩形系数小于4.5: 1，优于同类的数字调谐滤波器。2. 相对于基于FPGA和变容二极管的数字调谐滤波器或RC有源调谐滤波器，本实用新 型由于采用的是LC无源耦合网络，具有设计制作简单，性能稳定，成本低的优点。3. 本实用新型运用于雷达接收机装置中，可以根据需要，快速改变滤波特性，能够提 高雷达接收机的信噪比。本实用新型的主要参数指标6bit调谐码并行输入；64级数控跳频滤波；频率范围 5.9朋z到31.7MHz;四段频率范围分别是5.9 7.9MHz， 7.8~11.0脆，10.6 16.9朋z, 16.2 31.7MHz;四段滤波网络相对带宽的范围分别是6.8 11.4%， 5.8 10.0%， 5.7 11.8%， 3.1~7.0%;输入、输出阻抗均为50Q; 30(16矩形系数小于4.5: 1。
图l是本实用新型实施例的组成框图。 图2是本实用新型实施例中输入模拟开关电路原理图。 图3是本实用新型实施例中四波段固定滤波器组电路原理图。 图4是本实用新型实施例中输出模拟开关电路原理图。 图5是本实用新型实施例中调谐电容接入控制电路原理图。 图6是本实用新型实施例中PIN开关电容阵列组电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细的描述。参见图1，本实用新型实施例的高频段的数字调谐LC滤波器，包括输入模拟开关1， 四波段固定滤波器组2，输出模拟开关3，调谐电容输入控制4, PIN开关电容阵列组5，段选择输入端6，段内调谐码输入端7，信号输入端8，信号输出端9。调谐电容输入控制4 接在四波段固定滤波器组2和PIN开关电容阵列组5之间，并与波段选择输入端6连接， 在波段选择输入端6和段内调谐码输入端7的控制下，可以实现4个不同波段的数字调谐 滤波作用；输入模拟开关1、输出模拟开关3分别接在四波段固定滤波器组2的输入端和输 出端处，控制四波段固定滤波器组2中不同波段滤波器网络的选通。参见图2，本实用新型实施例中的输入模拟开关1，采用MAX4582L型模拟开关。2bit 的波段选择信号BandSelO和BandSell输入到模拟开关的通道选择控制端口 A和B，输入的 髙频信号经过选择，从BAND1A BAND4A这4个通道中的某一路输出。参见图3，本实用新型实施例中的四波段固定滤波器组2，由4个固定中心频率的滤波 网络组成。每个网络都是包含4个耦合电容，3个谐振电容和3个谐振电感的三阶切比雪夫 型LC耦合谐振网络。这种谐振滤波网络滤波衰减曲线的矩形系数好，插入损耗低。X0—2， Y0—2, Z0—2， W0—2与调谐电容输入控制4的电路相连，以便获得可数控的捷变支路附 加电容。从输入模拟开关1输出端BAND1A BAND4A输出的髙频信号，可以在这样的滤波网络下完成特定中心频率的滤波，滤波后的信号从BAND1B BAND4B输出给输出模拟开关3。 参见图4，本实用新型实施例中的输出模拟开关3，设计方案与输入模拟开关1相似， 且与输入模拟开关1共用同一个MAX4582L芯片。经四波段固定滤波器组2滤波后的信号从 BAND1B BAND4B输出给输出模拟开关3，再从输出模拟开关3输出，完成整个滤波过程。 输出模拟开关3的作用主要是在四波段固定滤波器组2中的一个滤波网络工作的时候，屏 蔽其它三个滤波网络电容电感对系统的影响。参见图5，本实用新型实施例中的调谐电容接入控制4，用到3路模拟开关实现对四波 段固定滤波器组2中三阶LC滤波网络的三条支路附加电容的控制，采用了两片MAX4582L 模拟开关芯片。P0INT1—3连接PIN开关电容阵列组输出的某特定大小的集总电容，该集总 电容在波段选择信号BandSe10—1的选择下，接入四波段固定滤波器组2的X0—2， Y0—2， Z0—2， W0—2中的某一组支路端口。参见图6，本实用新型实施例中的PIN开关电容阵列组5， TUNE0—3端接收来自数字调 谐码低4位(既所述段内调谐码)的逻辑信号"1"或"0"(电压大小分别是+5V和一5V)， P0INT1—3端通过调谐电容接入控制4并接到四波段固定滤波器组2的支路。在调谐电容接 入控制4的模拟开关某一路导通的情况下，以段内调谐码TUNEO、电感L1—1、限流电阻R1—1、 二极管PIN1一1、固定电容C1—1和输出端P0INT1组成的回路为例，若TUNEO接收到的逻辑 信号为"l" (+5V)时，PIN1—l管导通，此时电容C1—1输出给P0INT1，并联接入滤波网络 的支路，改变原网络的参数。当TUNEO接收到的逻辑信号为"0" (-5V)时，PIN1」管截 止，电路开路，电容C1—l不起作用。四个这样的PIN开关电路组成一组PIN开关电容阵列， 配合不同的集总电容(C1—1, C1—2, Cl一3， C1—4)，就可以实现16级数控变容的功能。
权利要求1.一种高频段的数字调谐LC滤波器，其特征在于包括输入模拟开关，四波段固定滤波器组，输出模拟开关，调谐电容输入控制，PIN开关电容阵列组，波段选择输入端，段内调谐码输入端，信号输入端，信号输出端；调谐电容输入控制接在四波段固定滤波器组和PIN开关电容阵列组之间，并与波段选择输入端6连接；输入模拟开关、输出模拟开关分别接在四波段固定滤波器组的输入端和输出端处。
2. 根据权利要求1所述的高频段的数字调谐LC滤波器，其特征在于四波段固定滤 波器组，由4个固定中心频率的滤波网络组成，每个网络都是三阶切比雪夫型LC耦合谐振 网络。
3. 根据权利要求1所述的髙频段的数字调谐LC滤波器，其特征在于PIN开关电容阵 列组，由3组参数相同的PIN开关电容阵列构成，每组电容阵列包括4个不同容量大小的 电容器，以及相应的控制电容接入或断开的数控PIN开关，4个PIN开关独立地控制4个电 容通断，PIN开关电容阵列组接入上述的四波段固定滤波器组中某一个滤波网络的谐振支路。
专利摘要一种高频段的数字调谐LC滤波器，其特征在于包括输入模拟开关，四波段固定滤波器组，输出模拟开关，调谐电容输入控制，PIN开关电容阵列组，波段选择输入端，段内调谐码输入端，信号输入端，信号输出端；调谐电容输入控制接在四波段固定滤波器组和PIN开关电容阵列组之间，并与波段选择输入端6连接；输入模拟开关、输出模拟开关分别接在四波段固定滤波器组的输入端和输出端处。它能实现高频大部分波段(5.9～31.7MHz)的64级数控跳频调谐滤波。本实用新型可以用于多频或频率捷变的高频雷达接收机滤波部分，从而提高雷达接收机的信噪比。
文档编号G01S7/285GK201096883SQ200720087869
公开日2008年8月6日 申请日期2007年10月31日 优先权日2007年10月31日
发明者瑞 郑, 航 阮, 陈泽宗 申请人:武汉大学