智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置的製作方法
2023-04-27 21:06:26
專利名稱：智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於信號濾波技術領域。更具體地說，是一種應用於射頻信號發生器 中信號進行變頻後對中頻信號的提取，同時對掃描本振洩漏信號、鏡像信號、射頻洩漏信號 和其他雜散信號進行抑制的一種智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置。
背景技術：
目前，現有的濾波裝置如開關濾波裝置、YTF可調諧鐵氧體帶通濾波裝置設計構造 原理都是基於基本的帶通濾波器原理設計而成。開關濾波裝置所表現特徵是波段多，且每 個濾波器的中心頻率不變，相對帶寬不變；YTF表現特徵是中心頻率可變，絕對帶寬不變。 但是，在特定射頻信號源變頻系統中由於掃描本振信號和固定射頻信號進行變頻時所產生 的本振洩漏信號、鏡像信號和其他雜散信號頻率都是可變的，並且它們的頻率差很小，如用 開關濾波裝置這需要的濾波器的數目較多，此方法不可取。如用YTF可調諧鐵氧體帶通濾 波裝置，它的工作頻段在微波段且帶寬基本不變，也難以滿足射頻信號發生器中上變頻系 統智能跟蹤濾波的需要。
實用新型內容為了克服現有的濾波器裝置智能跟蹤濾波技術的不足，本實用新型提供應用於射 頻信號發生器上變頻系統中的一種中心頻率可變、相對帶寬可變的智能跟蹤的可調諧帶通 濾波裝置。本實用新型所提供的智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置由中央處理器、第一至第四 DA轉換器、RAM、外部數據中斷和濾波網絡組成，所述的濾波網絡由高通濾波器、第一可變 帶阻諧振濾波器、第二可變帶阻諧振濾波器、低通濾波器、Π型電阻阻抗匹配器、第一、第二 單片集成射頻放大器構成，中央處理器通過第一至第四DA轉換器分別向濾波網絡中高通 濾波器、第一可變帶阻諧振濾波器、第二可變帶阻諧振濾波器、低通濾波器輸送控制電壓信 號，輸入信號依次經高通濾波器、Π型電阻阻抗匹配器、第一可變帶阻諧振濾波器、第一單 片集成射頻放大器、第二可變帶阻諧振濾波器、第二單片集成射頻放大器、低通濾波器後輸 出濾波信號。所述的可變低通濾波器為由電感L1-L4和可變電容C1-C3組成的七階低通濾波
ο所述的第一、第二可變帶阻諧振濾波器結構相同，由三個串聯電容C6、C7、C8及在 電容C6與電容C7的連接結點和電容C7與電容C8的連接結點上分別接有的由電感L5、可 變電容C4及電感L6、可變電容C5構成的兩個串聯諧振電路組成。本實用新型所提供的智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置工作原理如下首先採用截 止頻率不變的高通濾波器來抑制靜態雜散信號(頻率不變，功率不變)，採用兩個諧振頻率 可變的帶阻諧振濾波器和一個智能跟蹤的低通濾波器組成一個中心頻率可變、相對帶寬可 變的智能跟蹤濾波裝置來抑制動態雜散信號(頻率可變)。[0008]依據上變頻系統原理，得到相應的雜散信號有掃描本振洩漏信號、鏡像信號、射 頻洩漏信號和其他交調雜散信號。本實用新型根據單個雜散信號的頻率是否變化、頻率值 大小以及單個雜散信號與有用信號的相對頻率差，採用與之相應的單級濾波網絡或諧振網 絡來抑制該單個雜散信號。也就是說，在射頻信號源變頻系統中，由於本振信號是掃描的 (頻率以一定的頻率步進遞增或遞減)，所以上變頻後本振洩漏信號、鏡像信號都是掃描的 且都低於或者高於有用信號，對射頻洩漏信號和其他的比有用信號頻率低的雜散信號的抑 制採用截止頻率不變的高通濾波器來實現。對本振洩漏信號和鏡像信號的抑制採用兩個 智能跟蹤的諧振頻率可變的第一、第二可變帶阻諧振濾波器來實現；對比有用信號頻率高 的雜散信號採用一種智能跟蹤的、截止頻率可變的低通濾波器來實現；所以整個射頻信號 源上變頻系統中，第一、第二可變帶阻諧振濾波器為諧振頻率可以變化的帶阻諧振濾波器， 通過兩級級聯的方式分別實現本振洩漏信號和鏡像信號的抑制，濾波器級聯時加Π型電阻 阻抗匹配器與單片集成射頻放大器，以便控制整個智能跟蹤濾波裝置的阻抗匹配和增益平 衡；由於中央處理器輸出數位訊號通過第一至第四DA轉換器轉換為模擬電壓分別加在高 通濾波器、第一可變帶阻諧振濾波器、第二可變帶阻諧振濾波器、低通濾波器中相應可變電 容的兩端，因此，本實用新型所提供的智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置可根據射頻信號源 變頻系統輸出信號，智能化、自動跟蹤濾除相應的本振洩露信號、鏡像信號和其他雜散信 號。本實用新型的有益效果是設計原理簡單、結構靈活易於擴展、可靠性高、成本低； 也有利於射頻信號發生器設計方案的簡化。
圖1為本實用新型所提供智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置實施例的原理框圖；圖2為智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置的校準數據框圖；圖3為智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置的校準軟體框圖；圖4為智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置中可變低通濾波器的電原理圖；圖5為智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置中第一、第二可變帶阻諧振濾波器的電原 理圖。
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本實用新型的實施和本實用新型所提供智能跟蹤的可 調諧帶通濾波裝置的工作原理、特點。當掃描本振信號和固定射頻上變頻後，變頻產物中含有掃描本振的洩漏信號、可變的鏡像信號、可變的有用信號、可變的本振洩漏信號的多次諧波和可變的多階交調產物， 要對上述產物進行濾波處理，本實用新型根據單個雜散信號的頻率是否變化、頻率值大小 以及單個雜散信號與有用信號的相對頻率差，採用相應的單級濾波網絡或諧振網絡來抑制 相應的雜散信號，在整個射頻信號源上變頻系統中，由多個子網絡系統級聯組成一個中心 頻率可變、相對帶寬可變的智能跟蹤可調諧濾波裝置。圖1所示為本實用新型所提供智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置實施例原理框圖。 由圖1可知本實用新型所提供的智能跟蹤可調諧的帶通濾波裝置由中央處理器、第一至第四DA轉換器、RAM、外部數據中斷和濾波網絡組成(虛框內為濾波網絡)，所述的濾波網 絡由高通濾波器、第一可變帶阻諧振濾波器、第二可變帶阻諧振濾波器、低通濾波器、Π型 電阻阻抗匹配器、第一、第二單片集成射頻放大器構成，中央處理器通過第一至第四DA轉 換器分別向濾波網絡中高通濾波器、第一可變帶阻諧振濾波器、第二可變帶阻諧振濾波器、 低通濾波器輸送控制電壓信號，輸入信號依次經高通濾波器、Π型電阻阻抗匹配器、第一可 變帶阻諧振濾波器、第一單片集成射頻放大器、第二可變帶阻諧振濾波器、第二單片集成射 頻放大器、低通濾波器後輸出濾波信號。所述中央處理器輸出數位訊號通過第一 DA轉換器 轉換為模擬控制電壓向濾波網絡中的高通濾波器輸送，控制其截止頻率、功率不變。所述 中央處理器輸出數位訊號通過第二、第三DA轉換器轉換為模擬控制電壓分別向濾波網絡 中的第一可變帶阻諧振濾波器、第二可變帶阻諧振濾波器輸送，使所述的第一可變帶阻諧 振濾波器的諧振頻率點智能諧振在本振信號頻率上，第二可變帶阻諧振濾波器的諧振頻率 點智能諧振在鏡像信號頻率上。所述中央處理器輸出數位訊號通過第四DA轉換器轉換為 模擬控制電壓向濾波網絡中的低通濾波器輸送，控制低通濾波器截止頻率的變化。圖4為 智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置中可變低通濾波器的電原理圖。由電感L1-L4和可變電 容C1-C3組成七階低通濾波器，電感L1-L4採用微帶技術製成高阻抗線電感，3個可變電容 C1-C3的範圍是零點幾皮法到幾皮法，中央處理器輸出的數位訊號通過第四DA轉換器轉換 為模擬控制電壓加在可變電容上，可變電容的表徵容值隨著模擬控制電壓的變化而變化， 從而可以改變低通濾波器的截止頻率。圖5為智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置中第一、第 二可變帶阻諧振濾波器的電原理圖。由圖5可知第一、第二可變帶阻諧振濾波器由三個串 聯電容C6、C7、C8及在電容C6與電容C7的連接結點和電容C7與電容C8的連接結點上分 別接有的由電感L5、可變電容C4及電感L6、可變電容C5構成兩個串聯諧振電路組成。從 整個濾波結構上看形成一個三階帶阻濾波原型，電感L5、L6採用微帶技術製成高阻抗線電 感，2個可變電容C4、C5的範圍是零點幾皮法到幾皮法；第一、第二可變帶阻諧振濾波器電 路結構相同，中央處理器輸出數位訊號通過第二、第三DA轉換器轉 換為模擬控制電壓分別 向濾波網絡中的第一可變帶阻諧振濾波器、第二可變帶阻諧振濾波器輸送，模擬控制電壓 加在可變電容上，可變電容的表徵容值隨著模擬控制電壓的變化而變化，從而可以改變諧 振濾波器的諧振頻率，使所述的第一可變帶阻諧振濾波器的諧振頻率點智能諧振在本振信 號頻率上，第二可變帶阻諧振濾波器的諧振頻率點智能諧振在鏡像信號頻率上。通過兩級 級聯的方式分別實現本振洩漏信號和鏡像信號的抑制，濾波器級聯時加Π型電阻阻抗匹配 器與單片集成射頻放大器，以便控制整個智能跟蹤濾波裝置的阻抗匹配和增益平衡。圖2為智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置的校準數據框圖；智能跟蹤的可調諧帶通 濾波裝置硬體系統搭建好後，還需軟體校準數據。本實用新型按照圖2所示，通過外部儀器 網絡分析儀得到本裝置軟體校準數據。在圖中網絡分析和中央處理器是通過GPIB接口通 信傳遞所需數據，把得到的4個DA數據存放在RAM中；系統校準軟體流程如圖3所示，系統 開機後初始化，先送初始頻率的4個DA數據，再從網絡儀上讀出抑制參數。如滿足條件，頻 率步進累加，把累加得到的頻率值送到初始頻率寄存器，重複上述操作；如不滿足條件，改 變4個DA數據直到滿足條件為止，再進行頻率累加，重複上述操作直到當前頻率為最終設 定的頻率值，即軟體校準完成。裝置最終得到每個頻率點上4個DA轉換器的所需數據。由於射頻洩漏信號和交調信號的頻率都小於有用信號，本實用新型採用截止頻率不變的高通的方式主要抑制射頻洩漏信號和交調信號；由於部分的交調信號都高於有用信號，本實用新型採用截止頻率可變的低通濾波方式抑制交調信號和雜散信號；4個DA轉換器的轉換電壓必須加在相應的可變電容上；採用第一、第二可變帶阻諧振濾波器兩級級聯的方式分別實現本振洩漏信號和鏡像信號的抑制；由於高通、低通濾波器與可變帶阻諧振濾波器存在一定的差損，本實用新型在濾波器級聯時加Π型電阻阻抗匹配器與單片集成射頻放大器，以便控制整個智能跟蹤濾波裝 置的阻抗匹配和增益平衡。當截止頻率低的智能跟蹤可變帶阻諧振濾波器和截止頻率高的智能跟蹤可變低 通濾波器相互調節時就能形成中心頻率可變、相對帶寬可變的智能跟蹤濾波裝置。隨著通信技術的迅速提高和性能的不斷改善，在射頻信號發生器中採用上變頻的 方式越來越普及。本實施例結合射頻信號發生器中常用的上變頻方式，在對變頻雜散產物 的抑制和有用中頻信號的提取時，該裝置被證實為是一種智能的、可調諧的、跟蹤帶通濾波 器裝置，可以根據掃描本振的頻率來智能選擇可調諧帶通濾波器的中心頻率和相應的帶 寬。當裝置的中央處理器輸出數位訊號通過DA轉換器轉換為模擬電壓加在各個濾波器相 應的可變電容兩端時，可變電容的表徵容值隨著模擬電壓的變化而變化，從而改變跟蹤濾 波裝置的中心頻率和相應帶寬。本實用新型所提供智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置是由多個子濾波網絡級聯形 成的，結構靈活易於擴展，在印製板上大都採用微帶線實現，成本較低，具有一定的實用價值。
權利要求一種智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置，其特徵是由中央處理器、第一至第四DA轉換器、RAM、外部數據中斷和濾波網絡組成，所述的濾波網絡由高通濾波器、第一可變帶阻諧振濾波器、第二可變帶阻諧振濾波器、可變低通濾波器、∏型電阻阻抗匹配器、第一、第二單片集成射頻放大器構成，中央處理器通過第一至第四DA轉換器分別向濾波網絡中高通濾波器、第一可變帶阻諧振濾波器、第二可變帶阻諧振濾波器、可變低通濾波器輸送控制電壓信號，輸入信號依次經高通濾波器、∏型電阻阻抗匹配器、第一可變帶阻諧振濾波器、第一單片集成射頻放大器、第二可變帶阻諧振濾波器、第二單片集成射頻放大器、可變低通濾波器後輸出濾波信號。
2.根據權利1所述智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置，其特徵是所述的可變低通濾波器 為由電感(L1-L4)和可變電容(C1-C3)組成的七階低通濾波器。
3.根據權利1所述智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置，其特徵是所述的第一、第二可變 帶阻諧振濾波器結構相同，由三個串聯電容(C6、C7、C8)及在電容(C6)與電容(C7)的連接 結點和電容(C7)與電容(C8)的連接結點上分別接有的由電感(L5)、可變電容(C4)及電感 (L6)、可變電容(C5)構成的兩個串聯諧振電路組成。
專利摘要本實用新型屬於信號濾波技術領域。提供一種智能跟蹤的可調諧帶通濾波裝置。該濾波裝置由中央處理器、第一至第四DA轉換器、RAM、外部數據中斷和高通濾波器、第一可變帶阻諧振濾波器、第二可變帶阻諧振濾波器、低通濾波器、∏型電阻阻抗匹配器、第一、第二單片集成射頻放大器組成。本實用新型採用截止頻率不變的高通濾波器來抑制靜態雜散信號(頻率不變，功率不變)，採用兩個諧振頻率可變的帶阻諧振濾波器和一個智能跟蹤的低通濾波器組成一個中心頻率可變，相對帶寬可變的智能跟蹤濾波裝置來抑制動態雜散信號。
文檔編號H03H7/12GK201571030SQ20092004770
公開日2010年9月1日 申請日期2009年7月21日 優先權日2009年7月21日
發明者朱健, 陳應兵 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所