一种可调带通滤波器和通讯装置的制作方法

1.本技术涉及通讯技术领域，特别是涉及一种可调带通滤波器和通讯装置。


背景技术：

2.带通滤波器可以允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的波。为了实现带通滤波器的可调选频，现有技术包含采用大功率pin管(光电二级管)形式的共址滤波器和电调谐带通滤波器的方案。在采用共址滤波器的方案中，当pin管增大后，滤波器的静态功耗大，且电路复杂，成本高；在采用电调谐带通滤波器的方案中，功率超过一定值(如10dbm)后，带通波形会压缩畸变，变容二极管的非线性较差，如30-88m电调带通滤波器低频段iip3只有14dbm，且变容二极管受温度的影响较大。


技术实现要素：

3.本技术主要解决的技术问题是提供一种可调带通滤波器和通讯装置，能够实现带通滤波器的可调选频，改变带通滤波器中心频率的通带，并降低功耗。
4.为解决上述技术问题，本技术第一方面提供了一种可调带通滤波器，该滤波器包括：第一谐振网络和第二谐振网络；第一谐振网络和第二谐振网络的至少之一为可调谐振网络，可调谐振网络包括：谐振电感；可调谐振电容电路，包括容值不同的多个电容和选择电路，其中，选择电路基于控制信号而从多个电容选中至少一个电容作为目标谐振电容连接至谐振电感，以扩宽可调带通滤波器的通带或调谐范围。
5.其中，选择电路包括：开关/开关组，一通路端连接谐振电感，另一通路端用于选择性连接多个电容中的至少一个，其中，开关/开关组基于控制信号而从多个电容中选中至少一个电容作为目标谐振电容，并连接目标谐振电容至谐振电感。
6.其中，选择电路包括射频开关芯片，其包括：射频开关，一通路端连接射频开关芯片的射频输入/输出端；多个射频通路，每个射频通路连接射频开关芯片的一个射频端，射频开关的另一通路端用于选择性地连接多个射频通路中的至少一个射频通路的另一通路端，射频开关芯片的每个射频端连接一个对应的电容；其中，射频开关基于控制信号而从多个射频通路中选中至少一个射频通路连接，以使选中的射频通路对应的电容通过射频开关芯片连接至谐振电感。
7.其中，控制信号为逻辑数字控制信号，射频开关芯片进一步包括：多个控制端口，分别用于接收逻辑数字控制信号中的一位数字信号，以基于逻辑数字控制信号控制射频开关芯片中的射频开关选择性地从多个射频通路中选中至少一个射频通路连接。
8.其中，逻辑数字控制信号的位数与多个电容的个数相关。
9.其中，谐振电感包括串联的第一电感和第二电感。
10.其中，可调带通滤波器还可以包括：抽头电感，抽头电感的一端连接第一电感和第二电感之间的节点，抽头电感的另一端作为输入端或者输出端。
11.其中，可调带通滤波器还包括：连接电感，设置在第一谐振网络与第二谐振网络之
间以连接第一谐振网络和第二谐振网络。
12.其中，第一谐振网络和第二谐振网络均为可调谐振网络，且第一谐振网络与第二谐振网络中的谐振电感和可调谐振电容电路相同。
13.为解决上述技术问题，本技术第二方面提供了一种通讯装置，该通讯装置包括上述第一方面的可调带通滤波器。
14.本技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本技术提供的可调带通滤波器包含至少一个可调谐振网络，可调谐振网络包含谐振电感和可调谐振电容电路；可调谐振电容电路包含容值不同的多个电容和选择电路，通过选择电路从容值不同的多个电容中选择至少一个电容作为目标谐振电容与谐振电感连接，即可得到不同的频率，实现带通滤波器的可调选频，改变可调带通滤波器中心频率的通带。进一步地，通过改变可调谐振网络中的电容值的方式改变可调带通滤波器中心频率的通带，还可以降低功耗。
附图说明
15.图1是共址滤波器一实施方式的示意图；
16.图2是电调谐带通滤波器一实施方式的示意图；
17.图3是本技术提供的可调带通滤波器一实施方式的示意图；
18.图4是选择电路一实施方式的示意图。
具体实施方式
19.下面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，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
20.需要说明的是，本技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
21.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发明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。
22.为了实现带通滤波器的可调选频，现有技术包含采用大功率pin管(光电二级管)形式的共址滤波器和电调谐带通滤波器。如图1所示，在采用大功率pin管(光电二级管)形式的共址滤波器的方案中，lc选频网络中的电容通过大功率的第一pin管d1、第二pin管d2与第九电容c9连接，第十电容c10和第十一电容c11作为隔直去偶电容，sw1通过第一开关q1a、第二开关q2a和第三开关q3控制第九电容c9的导通和截止，从而实现滤波器的可调选频；通过增加pin管的数量增加调谐范围，该方式中，滤波器的功耗打、电路复杂、成本高。如图2所示，在采用电调谐带通滤波器的方案中，通过可调电压tv控制第一变容二极管d1、第二变容二极管d2和第三变容二极管d3、第四变容二极管d4的势垒电容来实现带通滤波器的
频率选频。该方案中，电调谐带通滤波器的互调(iip3)较低，会导致设备需减小前端低噪声放大器(lna)的增益来保证抗互调干扰指标满足要求，但是减小lna的增益会降低接收灵敏度，该方式中，变容二极管的电调滤波器功率小，线性度差，抗阻塞能力弱。
23.为解决现有技术的不足，本技术提供一种可调带通滤波器，其包括第一谐振网络和第二谐振网络，第一谐振网络和第二谐振网络可以为可调谐网络。可调谐网络包含谐振电感、可调谐振电容电路，可调谐振电容电路包含容值不同的多个电容和选择电路，选择电路可以基于控制信号从多个电容中选中至少一个电容作为目标谐振电容连接至谐振电感，以改变可调带通滤波器中心频率的通带。相比现有技术来说，本技术提供的可调带通滤波器可以极大地降低功耗且结构简单、成本低。
24.请参阅图3，图3是本技术提供的可调带通滤波器一实施方式的示意图。
25.在一实施方式中，可调带通滤波器可以包括第一谐振网络10和第二谐振网络20，第一谐振网络10和第二谐振网络20中的至少一者为可调谐振网络30，通过调节可调谐振网络30中的电容值，以扩宽可调带通滤波器的带通或调谐中心频率的范围。具体地，可调谐振网络30可以包含谐振电感和可调谐振电容电路，可调谐振电容电路包含容值不同的多个电容和选择电路310，选择电路310可以基于控制信号从多个电容中选中一目标谐振电容，使目标谐振电容与谐振电感连接，以扩宽可调带通滤波器的通带。在另一实施方式中，选择电路310可以基于控制信号从多个电容中选中多个电容，将多个电容共同作为目标谐振电容，对多个电容的容值进行求和，即可得到目标谐振电容的容值，使目标谐振电容与谐振电感连接，以改变可调带通滤波器中心频率的通带。可以理解地，在其它实施方式中，也可以通过改变谐振电感来扩宽可调带通滤波器的通带。其中，控制信号可以由控制端口发出，控制信号可以为逻辑数字控制信号，也可以为电信号。
26.如图3所示，在一具体实施方式中，第一谐振网络10可以为可调谐振网络30，可调谐振网络30中的谐振电感包括串联的第一电感l1和第二电感l2，可调谐振电容电路包括容值不同的四个电容，分别为第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3和第四电容c4。通过选择不同的电容作为目标谐振电容与谐振电感连接，得到不同的频率，进而扩宽可调带通滤波器的调谐中心频率的范围。可以理解地，可调谐振电容电路包含的电容数量可以根据需要设置，在此不做限定。进一步地，为了保证带通滤波器的选频平衡和调谐的q值(品质因数，是衡量一个谐振回路或线圈的品质的重要参数)特性，可调带通滤波器还包括第二谐振网络20，第二谐振网络20可以与第一谐振网络10相同，且第二谐振网络20和第一谐振网络10关于连接电感l3对称。具体的，第二谐振网络也为可调谐振网络30，第二谐振网络20的谐振电感包含串联的第四电感l4和第五电感l5，第四电感l4和第五电感l5可以分别于第一谐振网络10的第一电感l1和第二电感l2的参数相同；第二谐振网络20还包含容值不同的第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7和第八电容c8，第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7和第八电容c8可以分别与第一谐振网络10包含的第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3和第四电容c4的容值相同。
27.其中，选择电路310可以包含开关或开关组，在一实施方式中，选择电路310包含开关(如射频开关)，开关的一个通路端连接可调谐振网络30中的谐振电感，另一通路端用于选择性的连接多个电容中的至少一个。具体地，开关可以接收控制信号，并基于控制信号从多个电容中选中至少一个作为目标谐振电容，连接目标谐振电容和谐振电感。其中，控制信
号可以为逻辑数字控制信号，也可以为电信号，在此不作限定。在另一实施方式中，选择电路310可以为开关组，开关组中的每个开关可以连接一个电容，用户可以根据需要选择一个或多个开关导通，开关组基于控制信号从多个电容中选中至少一个电容作为目标谐振电容，并连接目标谐振电容至谐振电感。
28.请结合参阅图3和图4，图4是选择电路一实施方式的示意图。在其它实施方式中，选择电路310还可以包含射频开关芯片。具体地，射频开关芯片可以包含射频开关3101以及多个射频通路3102。其中，射频开关芯片可以包含多个射频端(如图3的第一谐振网络10中的1引脚、2引脚、8引脚和9引脚)，每个射频通路3102连接射频开关芯片的一个射频端，每个射频端连接一个对应的电容，如第一射频通路3102a连接第一射频端(如图3中的1引脚)，第一射频端连接第一电容c1。射频开关3101的一通路端连接射频开关芯片的输入/输出端(如图3所示的10引脚)，另一通路端用于选择性地连接多个射频通路3102的另一通路端(如图3所示的a)。射频开关3101可以基于控制信号从多个射频通路3102中选择至少一个射频通路3102连接，如控制信号为逻辑数字控制信号(也可以称为地址码)，当逻辑数字控制信号为101时，射频开关3101可以与第一射频通路3102a连接，以选中第一射频通路3102a对应的第一电容c1，并通过射频开关芯片将第一射频通路3102a对应的第一电容c1连接至谐振电感；当逻辑数字控制信号为110时，射频开关3101可以与第一射频通路3102a和第二射频通路3102b连接，以选中第一射频通路3102a和第二射频通路3102b分别对应的第一电容c1和第二电容c2，并通过射频开关芯片将第一射频通路3102a和第二射频通路3102b分别对应的第一电容c1和第二电容c2连接至谐振电感。
29.进一步地，射频开关芯片还可以包括多个控制端口(如图3中的sw1、sw2、sw3)，多个控制端口分别用于接收逻辑数字信号中的一位数字信号，在一实施方式中，数字信号为0或1，在其它实施方式中，数字信号也可以为其它数字，逻辑数字控制信号由多个数字信号组成。控制端口基于逻辑数字控制信号控制射频开关芯片中的射频开关3101选择性的从多个射频通路3102中选中至少一个射频通路连接。其中，逻辑数字控制信号的位数可以与多个电容的个数相关，在一实施方式中，逻辑数字控制信号的位数的二次方等于多个电容的个数，此时，射频开关3101仅连接一个射频通路3102，例如，射频通路3102为4个，每个射频通路3102对应一个电容，控制端口为两个，控制端口接收为0或1的数字信号组成逻辑数字信号(如01、11、10、00)，通过逻辑数字信号控制射频开关3101，如逻辑数字信号为01时，射频开关3101可以与第一射频通路3102a连接，以使得第一射频通路3102a对应的第一电容c1作为目标谐振电容与谐振电感连接，得到目标频率。在另一实施方式中，逻辑数字控制信号的位数的二次方可以大于多个电容的个数，射频开关3101连接至少一个射频通路3102，例如，射频通路为4个，控制端口为3个(即逻辑数字控制信号的位数为3)，当控制端口接收为0或1的数字信号组成逻辑数字信号(如001、010、110等)，当逻辑数字信号为001时，可以控制射频开关3101与第一射频通路3102a连接；当逻辑数字信号为110时，可以控制射频开关3101与第一射频通路3102a和第二射频通路3102b连接，以使得第一射频通路3102a和第二射频通路3102b对应的第一电容c1和第二电容c2与谐振电感连接，得到目标频率。其中，目标频率可以采用公式计算得到，l为谐振电感，c为目标谐振电容。
30.请继续参阅图3，在一实施方式中，可调带通滤波器还可以包括抽头电感，抽头电
感的一端连接第一电感l1和第二电感l2之间的节点，另一端作为输入端或者输出端。在一具体实施方式中，抽头电感包含第六电感l6和第七电感l7，其中，第六电感l6作为抽头输入电感，其一端与组成第一谐振网络10的谐振电感的第一电感l1和第二电感l2连接，另一端与射频接口连接；第七电感l7作为抽头输出电感，其一端与组成第二谐振网络20的谐振电感的第四电感l4和第五电感l5连接，另一端与射频接口连接。其中，若第一谐振网络10和第二谐振网络20相同，则第一电感l1和第二电感l2与第四电感l4和第五电感l5相同。
31.进一步地，可调带通滤波器还可以包括连接电感l3，连接电感l3设置在第一谐振网络10与第二谐振网络20之间以连接第一谐振网络10和第二谐振网络20。为了保证选频的平衡和q值特性，第一谐振网络10和第二谐振网络20中包含的电容和电感相同，且第一谐振网络10和第二谐振网络20相对于连接电感l3对称。本实施方式中，由于调谐范围较宽，故采用连接电感l3耦合抽头；在其它实施方式中，也可以采用电容来耦合抽头。
32.可以理解地，用户可以根据调谐的范围和步进，增加谐振网络的数量，增加的谐振网络可以与第一谐振网络和第二谐振网络相同也可以不同。
33.总的来说，本技术提供的可调带通滤波器包括第一谐振网络和第二谐振网络，第一谐振网络和第二谐振网络通过连接电感连接，第一谐振网络和第二谐振网络均可以为可调谐网络，均包括谐振电感、可调谐振电容电路。可调谐振电容电路包含容值不同的多个电容和选择电路，选择电路包括射频开关芯片，射频开关芯片包括射频开关、多个射频通路以及多个控制端口，多个控制端口分别接收逻辑数字信号中的一位数字信号，根据逻辑数字信号控制射频开关与多个射频通路中的至少一个通路连接，多个射频通路的一端连接射频开关芯片的一个射频端，每个射频端连接一个电容，射频开关基于逻辑数字信号从多个射频通路中选中至少一个射频通路连接，使得选中的射频通路对应的电容通过射频开关芯片连接至谐振电感，以获得不同的频率，进而扩宽可调带通滤波器的通带。
34.本技术提供的可调带通滤波器采用低导通电阻射频开关，可以接通不同的电容或电感，实现带通频率的可调选频，极大地降低功耗，提高滤波器的功率和互调指标。
35.为了验证本技术提供的可调带通滤波器的性能，在一定的功率范围内，测试可调带通滤波器的功率、功耗、差损、抑制以及互调指标。请参考表一，表一是本技术提供的可调带通滤波器和现有技术中采用大功率pin管(光电二级管)形式的共址滤波器和采用变容管的电调谐带通滤波器在频率为30-400mhz之间测得的功率和功耗数据。
36.表一可调带通滤波器功率和功耗数据比较
[0037][0038]
表一中，1w pin管对应的数据即为对现有技术中采用大功率pin管(光电二级管)形式的共址滤波器进行测试得到的相关数据；变容管对应的数据为对现有技术中采用变容管的电调谐带通滤波器进行测试得到的相关数据；开关ic对应的数据为对本技术提供的可调带通滤波器进行测试得到的相关数据。由表一中的数据可知，本技术提供的可调带通滤波器在30-400mhz之间的功率为37dbm，功耗为1mw。
[0039]
本技术提供的可调带通滤波器的功耗和功率均优于现有技术。具体的，本技术提供的可调带通滤波器的功率优于共址滤波器4db、优于电调谐带通滤波器24db～28db；本技术提供的可调带通滤波器的功耗优于共址滤波器349mw～498mw、优于电调谐带通滤波器29mw。
[0040]
请参考表二，表二是本技术提供的可调带通滤波器和现有技术中采用大功率pin管(光电二级管)形式的共址滤波器和采用变容管的电调谐带通滤波器在频率为30-400mhz之间测得的差损和抑制数据。
[0041]
表二 可调带通滤波器差损和抑制数据比较
[0042]
[0043][0044]
请参考表三，表三是本技术提供的可调带通滤波器和现有技术中采用大功率pin管(光电二级管)形式的共址滤波器和采用变容管的电调谐带通滤波器在频率为30-400mhz之间测得的互调指标数据。
[0045]
表三 可调带通滤波器互调指标数据比较
[0046][0047]
表三中iip3表示互调指标，本技术提供的可调带通滤波器的互调指标优于电调谐带通滤波器31db～35db、优于共址滤波器2db。结合表一、表二和表三的数据可知，在相同的抑制、插损、和调谐带宽下，本技术提供的可调带通滤波器的功率、功耗和互调指标均优于现有技术中采用大功率pin管(光电二级管)形式的共址滤波器和采用变容管的电调谐带通滤波器的相关数据。具体的，同样的差损、抑制和承受1w的功率下，本技术提供的可调带通滤波器的功耗相对于共址滤波器降低了大约0.5w，若可调带通滤波器使用在超短波电台中，单通道节省0.5w功耗，双通道即可节省1w功耗，可极大的降低成本。
[0048]
本技术还提供一种通讯装置，通讯装置可以包含上述提供的可调带通滤波器，通讯装置可以为背负电台、车载电台等装置。
[0049]
以上所述仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。