一种差分信号滤波电路和差分信号处理器的制作方法

本实用新型实施例涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种差分信号滤波电路和差分信号处理器。

背景技术：

随着机载视频技术的飞速发展，具有良好人机交互功能的视频显示系统在现代飞机的机载电子系统中占有越来越重要的地位。扩展视频图形适配器(Extended Graphics Array，XGA)作为一种数字视频技术，能够满足机载视频技术的传输要求，在现代飞机中得到了广泛使用。

XGA视频信号采用三线制传输，即将行、场同步信号通过特定变换转换成为共模信号叠加到红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)差分信号上进行传输。而R、G和B差分信号由数模转换器提供，具有信号信息量大、信号电压幅值低等特点，因此很容易受到外部电磁噪声的干扰，导致信号传输质量的下降。

技术实现要素：

本实用新型提供一种差分信号滤波电路和差分信号处理器，以提高差分信号输出端口的传输质量，满足国军标的电磁抗扰度测试要求。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种差分信号滤波电路，包括差分信号输出端口、模拟参考地端口、共模电感和至少两级滤波子电路；

所述差分信号输出端口与所述共模电感电连接，所述模拟参考地端口与所述至少两级滤波子电路电连接。

可选地，所述至少两级滤波子电路包括第一级滤波子电路和第二级滤波子电路，所述第一级滤波子电路和所述第二级滤波子电路均为L型滤波电路。

可选地，所述第一级滤波子电路包括第一感性元件和第一电容，所述第二级滤波子电路包括第二感性元件和第二电容；

所述第一感性元件的第一端与所述模拟参考地端口电连接，所述第一感性元件的第二端与所述第一电容的第一端以及所述第二感性元件的第一端电连接，所述第一电容的第二端与机壳地电连接，所述第二感性元件的第二端与所述第二电容的第一端电连接，所述第二电容的第二端与数字地电连接。

可选地，所述第一感性元件和所述第二感性元件均为高频磁珠。

可选地，所述第一电容的电容值与所述第二电容的电容值的差值为100倍。

可选地，差分信号滤波电路还包括第一电阻；所述第一电阻的第一端与所述第二感性元件的第二端电连接，所述第一电阻的第二端为所述差分信号滤波电路的地端输出端口。

可选地，所述第一电阻的阻值小于或等于500欧姆。

可选地，所述差分信号输出端口包括第一差分信号输出端口、第二差分信号输出端口和第三差分信号输出端口；所述共模电感包括第一共模电感、第二共模电感和第三共模电感；

所述第一差分信号输出端口的正输出端与所述第一共模电感的第一输入端电连接，所述第一差分信号输出端口的负输出端与所述第一共模电感的第二输入端电连接；

所述第二差分信号输出端口的正输出端与所述第二共模电感的第一输入端电连接，所述第二差分信号输出端口的负输出端与所述第二共模电感的第二输入端电连接；

所述第三差分信号输出端口的正输出端与所述第三共模电感的第一输入端电连接，所述第三差分信号输出端口的负输出端与所述第三共模电感的第二输入端电连接。

可选地，所述共模电感的DCR值小于或等于0.5欧姆。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种差分信号处理器，包括信号转换与解调处理单元、信号采集处理单元、信号处理与编码算法单元和本实用新型任意实施例提供的差分信号滤波电路；

所述差分信号滤波电路与所述信号转换与解调处理单元电连接，所述信号转换与解调处理单元与所述信号采集处理单元电连接，所述信号采集处理单元与所述信号处理与编码算法单元电连接。

本实用新型的技术方案，差分信号滤波电路包括差分信号输出端口、模拟参考地端口、共模电感和至少两级滤波子电路。差分信号输出端口与共模电感电连接，模拟参考地端口与至少两级滤波子电路电连接。通过共模电感对差分信号输出端口输出的差分信号进行滤波，同时至少两级滤波子电路对模拟参考地端口输出的参考电位信号进行滤波，可以提高差分信号输出端口的电磁抗扰度，使差分信号输出端口满足国军标的电磁抗扰度测试要求。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种差分信号滤波电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种差分信号滤波电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种差分信号滤波电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种差分信号处理器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1为本实用新型实施例提供的一种差分信号滤波电路的结构示意图。如图1所示，该差分信号滤波电路包括差分信号输出端口110、模拟参考地端口120、共模电感130和至少两级滤波子电路140。

差分信号输出端口110与共模电感130电连接，模拟参考地端口120与至少两级滤波子电路140电连接。

具体地，差分信号输出端口110为差分信号滤波电路的输入端口，用于输入需要进行滤波的信号。共模电感130与差分信号输出端口110电连接，用于对差分信号输出端口110提供的差分信号进行滤波。例如，当差分信号滤波电路用于为XGA视频差分信号进行滤波时，XGA视频差分信号由数模转换器提供，因此差分信号输出端口110可以为数模转换器的输出端口，并作为XGA视频差分信号输入端，用于输入XGA视频差分信号。当XGA视频差分信号通过差分信号输出端口110传输至共模电感130时，共模电感对XGA视频差分信号进行滤波，提高XGA视频差分信号的信噪比。

共模电感130磁芯的材料可以为镍芯材质，优选地，可以为镍的混合材料。通过选取共模电感130磁芯的材料，可以进一步提高共模电感130的滤波作用。

模拟信号包括弱小信号，模拟参考地可以实现不同线路上的模拟信号的参考电位为等电位。即模拟参考地端口输出的信号为差分信号输出端口输出的信号提供模拟参考地信号。一般情况下，模拟参考地可以通过在模拟信号的传输路径上增加模拟参考地线设置。例如，当差分信号滤波电路用于为XGA视频差分信号进行滤波时，XGA视频差分信号可以包括三条差分信号线，XGA视频差分信号与XGA的信号处理电路之间设置独立的模拟参考地线实现不同的XGA视频差分信号线上的参考地之间的等电位连接。模拟参考地端口120与至少两级滤波子电路140电连接，可以通过至少两级滤波子电路140对模拟参考地上的信号进行过滤，避免干扰信号对模拟参考地的电位造成干扰波动，从而保证了模拟参考地的电位不变，进而保证了不同差分信号线路上的模拟信号的参考电位为等电位，提高了XGA视频差分信号的信噪比。

在上述过程中，共模电感130和至少两级滤波子电路140同时提高差分信号的信噪比，进而可以提高差分信号输出端口110的电磁抗扰度，使差分信号输出端口110满足国军标的电磁抗扰度的测试要求。例如，当差分信号滤波电路应用于XGA视频差分信号输出端与XGA模拟信号转换单元之间时，可以提高XGA视频差分信号输出端的电磁抗扰度，使XGA视频差分信号输出端满足国军标的电磁抗扰度的测试要求。

本实施例的技术方案，差分信号滤波电路包括差分信号输出端口、模拟参考地端口、共模电感和至少两级滤波子电路。差分信号输出端口与共模电感电连接，模拟参考地端口与至少两级滤波子电路电连接。通过共模电感对差分信号输出端口输出的差分信号进行滤波，同时至少两级滤波子电路对模拟参考地端口输出的参考电位信号进行滤波，可以提高差分信号输出端口的电磁抗扰度，使差分信号输出端口满足国军标的电磁抗扰度的测试要求。

在上述技术方案的基础上，图2为本实用新型实施例提供的另一种差分信号滤波电路的结构示意图。如图2所示，至少两级滤波子电路140包括第一级滤波子电路141和第二级滤波子电路142，第一级滤波子电路141和第二级滤波子电路142均为L型滤波电路。

具体地，如图2所示，至少两级滤波子电路140可以包括两级滤波子电路，分别为第一级滤波子电路141和第二级滤波子电路142。第一级滤波子电路141和第二级滤波子电路142均为L型滤波电路，因此第一级滤波子电路141和第二级滤波子电路142在谐振点处的抑制力比较弱，滤波效果差。通过设置第一级滤波子电路141和第二级滤波子电路142的谐振点不同，可以使得第一级滤波子电路141增加第二级滤波子电路142谐振点对应频率的滤波作用，第二级滤波子电路142增加第一级滤波子电路141谐振点对应频率的滤波作用。第一级滤波子电路141和第二级滤波子电路142组成的滤波子电路能够避免滤波子电路在谐振点抑制力弱的问题，保证了至少两级滤波子电路140的滤波效果。

示例性地，第一级滤波子电路141包括第一感性元件L1和第一电容C1，第二级滤波子电路142包括第二感性元件L2和第二电容C2。第一感性元件L1的第一端与模拟参考地端口120电连接，第一感性元件L1的第二端与第一电容C1的第一端以及第二感性元件L2的第一端电连接，第一电容C1的第二端与机壳地PE电连接，第二感性元件L2的第二端与第二电容C2的第一端电连接，第二电容C2的第二端与数字地GND电连接。第一级滤波子电路141和第二级滤波子电路142电连接，可以对模拟参考地的信号进行二次滤波，提高差分信号输出端口的电磁抗扰度。

当差分信号滤波电路用于机载视频的技术领域，差分信号滤波电路用于对XGA视频差分信号进行滤波时，此时干扰信号的频段范围为2M-400M。高频磁珠的滤波频段为50M-60M，电感的滤波频段为10M-20M，高频磁珠的滤波频段相比于电感的滤波频段高。因此，第一感性元件L1和第二感性元件L2可以为高频磁珠，通过高频磁珠可以提高第一级滤波子电路141和第二级滤波子电路142的滤波频段。

需要说明的是，滤波器件尽量的靠近与其对应的端口，可以减小滤波器件与端口之间的走线上的电感，避免走线上的电感影响滤波效果。

另外，当差分信号滤波电路用于机载视频的技术领域，差分信号滤波电路用于对XGA视频差分信号进行滤波时，XGA视频差分信号的频段在几十兆范围内。通过设置第一电容C1的电容值与第二电容C2的电容值的差值，可以使得第一级滤波子电路141和第二级滤波子电路142的谐振点的差值为几十兆，从而可以避免滤波子电路在XGA视频差分信号的频段范围内存在谐振点抑制力弱的问题，保证了至少两级滤波子电路140的滤波效果。优选地，第一电容C1的电容值与第二电容C2的电容值的差值为100倍。

需要说明的是，差分信号滤波电路包括机壳地PE、数字地GND和模拟参考地。在制作差分信号滤波电路时，PCB的布线需要根据不同类型的地进行分割布线，避免不同类型的地相互影响。另外，第一电容C1和第二电容C2可以设置多过孔连接或与其连接的走线的宽度比较大，可以减小分布电感。

在上述各技术方案的基础上，继续参考图2，差分信号滤波电路还包括第一电阻R1。第一电阻R1的第一端与第二感性元件L2的第二端电连接，第一电阻R1的第二端为差分信号滤波电路的地端输出端口。

具体地，如图2所示，第一电阻R1与至少两级滤波子电路140电连接，通过设置第一电阻R1，可以限制模拟参考地端口120上的电流。第一电阻R1的阻值小于或等于500欧姆，避免第一电阻R1对模拟参考地端口120上的信号的幅值影响过大。

需要说明的是，此处第一电阻R1的阻值仅是一种示例，而不是限定。第一电阻R1的阻值只需满足电路应用的要求即可。

在上述各技术方案的基础上，图3为本实用新型实施例提供的另一种差分信号滤波电路的结构示意图。如图3所示，差分信号输出端口110包括第一差分信号输出端口111、第二差分信号输出端口112和第三差分信号输出端口113。共模电感130包括第一共模电感131、第二共模电感132和第三共模电感133。第一差分信号输出端口111的正输出端111A与第一共模电感131的第一输入端in11电连接，第一差分信号输出端口111的负输出端111B与第一共模电感131的第二输入端in12电连接。第二差分信号输出端口112的正输出端112A与第二共模电感132的第一输入端in21电连接，第二差分信号输出端口112的负输出端112B与第二共模电感132的第二输入端in22电连接。第三差分信号输出端口113的正输出端113A与第三共模电感133的第一输入端in31电连接，第三差分信号输出端口113的负输出端113B与第三共模电感133的第二输入端in32电连接。

具体地，如图3所示，每一差分信号输出端口110与一个共模电感130电连接，共模电感130对其对应的差分信号输出端口110输出的信号进行共模滤波，从而提高差分信号输出端口110输出信号的信噪比，提高差分信号输出端口110的电磁抗扰度，使差分信号输出端口110满足国军标的电磁抗扰度的测试要求。一般情况下，共模电感130的DCR值小于或等于0.5欧姆，避免共模电感的等效阻抗值太大，影响差分信号输出端口110输出信号的幅值。示例性地，当差分信号滤波电路用于对XGA视频差分信号进行滤波时，第一差分信号输出端口111、第二差分信号输出端口112和第三差分信号输出端口113分别为R、G和B差分信号端口，分别输出R差分信号、G差分信号和B差分信号。

需要说明的是，第一差分信号输出端口111、第二差分信号输出端口112和第三差分信号输出端口113可以以差分形式布线，并在布线时尽量平衡对称，以减小差模干扰信号的环路。同时差分信号输出端口110与共模电感130之间的走线不宜过长，避免走线的电感影响滤波效果。

本实用新型实施例还提供一种差分信号处理器。图4为本实用新型实施例提供的一种差分信号处理器的结构示意图。如图4所示，该差分信号处理器包括信号转换与解调处理单元10、信号采集处理单元20、信号处理与编码算法单元30和本实用新型任意实施例提供的差分信号滤波电路40。差分信号滤波电路40与信号转换与解调处理单元10电连接，信号转换与解调处理单元10与信号采集处理单元20电连接，信号采集处理单元20与信号处理与编码算法单元30电连接。

具体地，如图4所示，当差分信号处理器用于机载视频技术领域，用于对XGA视频差分信号进行处理时，差分信号滤波电路40的差分信号输出端口110可以为数模转换器的输出端。差分信号滤波电路40对XGA视频差分信号进行滤波处理。经差分信号滤波电路40滤波后的信号传输至信号转换与解调处理单元10，信号转换与解调处理单元10对差分信号进行转换和解调，将差分信号转换为单端模拟信号，并解调出行、场同步信息。信号转换与解调处理单元10输出的单端模拟信号传输至信号采集处理单元20，信号采集处理单元20采集单端模拟信号，对单端模拟信号进行A/D转换，形成数字信号，并传输至信号处理与编码算法单元30。信号处理与编码算法单元30对数字信号进行处理，并进行编码，使编码后的数字信号能够在显示屏上显示。

本实施例的技术方案，通过在差分信号处理器的信号回路中插入差分信号滤波电路，差分信号滤波电路对差分信号输出端口输出的差分信号进行滤波，可以提高差分信号输出端口的电磁抗扰度，使差分信号输出端口满足国军标的电磁抗扰度的测试要求。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。