CN101610076A

CN101610076A - 智能跟踪的可调谐带通滤波装置

Info

Publication number: CN101610076A
Application number: CNA2009101812814A
Authority: CN
Inventors: 陈应兵; 朱健
Original assignee: CETC 41 Institute
Current assignee: CETC 41 Institute
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2009-12-23

Abstract

本发明属于信号滤波技术领域。提供一种智能跟踪的可调谐带通滤波装置。该滤波装置由中央处理器、第一至第四DA转换器、RAM、外部数据中断和高通滤波器、第一带阻谐振滤波器、第二带阻谐振滤波器、低通滤波器、∏型电阻阻抗匹配器、第一、第二单片集成射频放大器组成。本发明采用截止频率不变的高通滤波器来抑制静态杂散信号(频率不变，功率不变)，采用两个谐振频率可变的带阻谐振滤波器和一个智能跟踪的低通滤波器组成一个中心频率可变，相对带宽可变的智能跟踪滤波装置来抑制动态杂散信号。

Description

智能跟踪的可调谐带通滤波装置

所属技术领域

本发明属于信号滤波技术领域。更具体地说，是一种应用于射频信号发生器中信号进行变频后对中频信号的提取，同时对扫描本振泄漏信号、镜像信号、射频泄漏信号和其他杂散信号进行抑制的一种智能跟踪的可调谐带通滤波装置。

背景技术

目前，现有的滤波装置如开关滤波装置、YTF可调谐铁氧体带通滤波装置设计构造原理都是基于基本的带通滤波器原理设计而成。开关滤波装置所表现特征是波段多，且每个滤波器的中心频率不变，相对带宽不变；YTF表现特征是中心频率可变，绝对带宽不变。但是，在特定射频信号源变频系统中由于扫描本振信号和固定射频信号进行变频时所产生的本振泄漏信号、镜像信号和其他杂散信号频率都是可变的，并且它们的频率差很小，如用开关滤波装置这需要的滤波器的数目较多，此方法不可取。如用YTF可调谐铁氧体带通滤波装置，它的工作频段在微波段且带宽基本不变，也难以满足射频信号发生器中上变频系统智能跟踪滤波的需要。

发明内容

为了克服现有的滤波器装置智能跟踪滤波技术的不足，本发明提供应用于射频信号发生器上变频系统中的一种中心频率可变、相对带宽可变的智能跟踪的可调谐带通滤波装置。

本发明所提供的智能跟踪的可调谐带通滤波装置由中央处理器、第一至第四DA转换器、RAM、外部数据中断和滤波网络组成，所述的滤波网络由高通滤波器、第一带阻谐振滤波器、第二带阻谐振滤波器、低通滤波器、∏型电阻阻抗匹配器、第一、第二单片集成射频放大器构成，中央处理器通过第一至第四DA转换器分别向滤波网络中高通滤波器、第一带阻谐振滤波器、第二带阻谐振滤波器、低通滤波器输送控制电压信号，输入信号依次经高通滤波器、∏型电阻阻抗匹配器、第一带阻谐振滤波器、第一单片集成射频放大器、第二带阻谐振滤波器、第二单片集成射频放大器、低通滤波器后输出滤波信号。

所述中央处理器输出数字信号通过第一DA转换器转换为模拟控制电压向滤波网络中的高通滤波器输送，控制其截止频率、功率不变。

所述中央处理器输出数字信号通过第二、第三DA转换器转换为模拟控制电压分别向滤波网络中的第一带阻谐振滤波器、第二带阻谐振滤波器输送使所述的第一带阻谐振滤波器的谐振频率点智能谐振在本振信号频率上，第二带阻谐振滤波器的谐振频率点智能谐振在镜像信号频率上。

所述中央处理器输出数字信号通过第四DA转换器转换为模拟控制电压向滤波网络中的低通滤波器输送，控制低通滤波器截止频率的变化。

本发明所提供的智能跟踪的可调谐带通滤波装置工作原理如下：首先采用截止频率不变的高通滤波器来抑制静态杂散信号(频率不变，功率不变)，采用两个谐振频率可变的带阻谐振滤波器和一个智能跟踪的低通滤波器组成一个中心频率可变、相对带宽可变的智能跟踪滤波装置来抑制动态杂散信号(频率可变)。

依据上变频系统原理，得到相应的杂散信号有：扫描本振泄漏信号、镜像信号、射频泄漏信号和其他交调杂散信号。本发明根据单个杂散信号的频率是否变化、频率值大小以及单个杂散信号与有用信号的相对频率差，采用与之相应的单级滤波网络或谐振网络来抑制该单个杂散信号。也就是说，在射频信号源变频系统中，由于本振信号是扫描的(频率以一定的频率步进递增或递减)，所以上变频后本振泄漏信号、镜像信号都是扫描的且都低于或者高于有用信号，对射频泄漏信号和其他的比有用信号频率低的杂散信号的抑制采用截止频率不变的高通滤波器来实现。对本振泄漏信号和镜像信号的抑制采用两个智能跟踪的谐振频率可变的第一、第二带阻谐振滤波器来实现；对比有用信号频率高的杂散信号采用一种智能跟踪的、截止频率可变的低通滤波器来实现；所以整个射频信号源上变频系统中，第一、第二可变带阻谐振滤波器为谐振频率可以变化的带阻谐振滤波器，通过两级级联的方式分别实现本振泄漏信号和镜像信号的抑制，滤波器级联时加∏型电阻阻抗匹配器与单片集成射频放大器，以便控制整个智能跟踪滤波装置的阻抗匹配和增益平衡；由于中央处理器输出数字信号通过第一至第四DA转换器转换为模拟电压分别加在高通滤波器、第一带阻谐振滤波器、第二带阻谐振滤波器、低通滤波器中相应可变电容的两端，因此，本发明所提供的智能跟踪的可调谐带通滤波装置可根据射频信号源变频系统输出信号，智能化、自动跟踪滤除相应的本振泄露信号、镜像信号和其他杂散信号。

本发明的有益效果是：设计原理简单、结构灵活易于扩展、可靠性高、成本低；也有利于射频信号发生器设计方案的简化。

附图说明

图1为本发明所提供智能跟踪的可调谐带通滤波装置实施例的原理框图；

图2为本发明所提供智能跟踪的可调谐带通滤波装置的校准数据框图；

图3为本发明所提供智能跟踪的可调谐带通滤波装置的校准软件框图；

图4为智能跟踪的可调谐带通滤波装置中可变低通滤波器的电原理图；

图5为智能跟踪的可调谐带通滤波装置中第一、第二可变带阻谐振滤波器的电原理图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的实施和本发明所提供智能跟踪的可调谐带通滤波装置的工作原理、特点。

当扫描本振信号和固定射频上变频后，变频产物中含有扫描本振的泄漏信号、可变的镜像信号、可变的有用信号、可变的本振泄漏信号的多次谐波和可变的多阶交调产物，要对上述产物进行滤波处理，本发明根据单个杂散信号的频率是否变化、频率值大小以及单个杂散信号与有用信号的相对频率差，采用相应的单级滤波网络或谐振网络来抑制相应的杂散信号，在整个射频信号源上变频系统中，由多个子网络系统级联组成一个中心频率可变、相对带宽可变的智能跟踪可调谐滤波装置。

图1所示为本发明所提供智能跟踪的可调谐带通滤波装置实施例原理框图。由图1可知：本发明所提供的智能跟踪可调谐的带通滤波装置由中央处理器、第一至第四DA转换器、RAM、外部数据中断和滤波网络组成(虚框内为滤波网络)，所述的滤波网络由高通滤波器、第一带阻谐振滤波器、第二带阻谐振滤波器、低通滤波器、∏型电阻阻抗匹配器、第一、第二单片集成射频放大器构成，中央处理器通过第一至第四DA转换器分别向滤波网络中高通滤波器、第一带阻谐振滤波器、第二带阻谐振滤波器、低通滤波器输送控制电压信号，输入信号依次经高通滤波器、∏型电阻阻抗匹配器、第一带阻谐振滤波器、第一单片集成射频放大器、第二带阻谐振滤波器、第二单片集成射频放大器、低通滤波器后输出滤波信号。所述中央处理器输出数字信号通过第一DA转换器转换为模拟控制电压向滤波网络中的高通滤波器输送，控制其截止频率、功率不变。所述中央处理器输出数字信号通过第二、第三DA转换器转换为模拟控制电压分别向滤波网络中的第一带阻谐振滤波器、第二带阻谐振滤波器输送，使所述的第一带阻谐振滤波器的谐振频率点智能谐振在本振信号频率上，第二带阻谐振滤波器的谐振频率点智能谐振在镜像信号频率上。所述中央处理器输出数字信号通过第四DA转换器转换为模拟控制电压向滤波网络中的低通滤波器输送，控制低通滤波器截止频率的变化。图4为智能跟踪的可调谐带通滤波装置中可变低通滤波器的电原理图。由电感L1-L4和可变电容C1-C3组成七阶低通滤波器，电感L1-L4采用微带技术制成高阻抗线电感，3个可变电容C1-C3的范围是零点几皮法到几皮法，中央处理器输出的数字信号通过第四DA转换器转换为模拟控制电压加在可变电容上，可变电容的表征容值随着模拟控制电压的变化而变化，从而可以改变低通滤波器的截止频率。图5为智能跟踪的可调谐带通滤波装置中第一、第二可变带阻谐振滤波器的电原理图。由图5可知：第一、第二可变带阻谐振滤波器由三个串联电容C6、C7、C8和在电容C6、C7与电容C7、C8的连接节点上分别接有的由电感L5、可变电容C4及电感L6、可变电容C5构成两个串联谐振电路组成。从整个滤波结构上看形成一个三阶带阻滤波原型，电感L5、L6采用微带技术制成高阻抗线电感，2个可变电容C4、C5的范围是零点几皮法到几皮法；第一、第二可变带阻谐振滤波器电路结构相同，中央处理器输出数字信号通过第二、第三DA转换器转换为模拟控制电压分别向滤波网络中的第一带阻谐振滤波器、第二带阻谐振滤波器输送，模拟控制电压加在可变电容上，可变电容的表征容值随着模拟控制电压的变化而变化，从而可以改变谐振滤波器的谐振频率，使所述的第一带阻谐振滤波器的谐振频率点智能谐振在本振信号频率上，第二带阻谐振滤波器的谐振频率点智能谐振在镜像信号频率上。通过两级级联的方式分别实现本振泄漏信号和镜像信号的抑制，滤波器级联时加∏型电阻阻抗匹配器与单片集成射频放大器，以便控制整个智能跟踪滤波装置的阻抗匹配和增益平衡。

图2为本发明所提供智能跟踪的可调谐带通滤波装置的校准数据框图。智能跟踪的可调谐带通滤波装置硬件系统搭建好后，还需软件校准数据。本发明按照图2所示，通过外部仪器网络分析仪得到本装置软件校准数据。在图中网络分析和中央处理器是通过GPIB接口通信传递所需数据，把得到的4个DA数据存放在RAM中；系统校准软件流程如图3所示，系统开机后初始化，先送初始频率的4个DA数据，再从网络仪上读出抑制参数。如满足条件，频率步进累加，把累加得到的频率值送到初始频率寄存器，重复上述操作；如不满足条件，改变4个DA数据直到满足条件为止，再进行频率累加，重复上述操作直到当前频率为最终设定的频率值，即软件校准完成。装置最终得到每个频率点上4个DA转换器的所需数据。

由于射频泄漏信号和交调信号的频率都小于有用信号，本发明采用截止频率不变的高通的方式主要抑制射频泄漏信号和交调信号；

由于部分的交调信号都高于有用信号，本发明采用截止频率可变的低通滤波方式抑制交调信号和杂散信号；4个DA转换器的转换电压必须加在相应的可变电容上；

采用第一、第二带阻谐振滤波器两级级联的方式分别实现本振泄漏信号和镜像信号的抑制；

由于高通、低通滤波器与带阻谐振滤波器存在一定的差损，本发明在滤波器级联时加∏型电阻阻抗匹配器与单片集成射频放大器，以便控制整个智能跟踪滤波装置的阻抗匹配和增益平衡。

当截止频率低的智能跟踪可变带阻谐振滤波器和截止频率高的智能跟踪可变低通滤波器相互调节时就能形成中心频率可变、相对带宽可变的智能跟踪滤波装置。

随着通信技术的迅速提高和性能的不断改善，在射频信号发生器中采用上变频的方式越来越普及。本实施例结合射频信号发生器中常用的上变频方式，在对变频杂散产物的抑制和有用中频信号的提取时，该装置被证实为是一种智能的、可调谐的、跟踪带通滤波器装置，可以根据扫描本振的频率来智能选择可调谐带通滤波器的中心频率和相应的带宽。当装置的中央处理器输出数字信号通过DA转换器转换为模拟电压加在各个滤波器相应的可变电容两端时，可变电容的表征容值随着模拟电压的变化而变化，从而改变跟踪滤波装置的中心频率和相应带宽。

本发明所提供智能跟踪的可调谐带通滤波装置是由多个子滤波网络级联形成的，结构灵活易于扩展，在印制板上大都采用微带线实现，成本较低，具有一定的实用价值。

Claims

1、一种智能跟踪的可调谐带通滤波装置，其特征是由中央处理器、第一至第四DA转换器、RAM、外部数据中断和滤波网络组成，所述的滤波网络由高通滤波器、第一可变带阻谐振滤波器、第二可变带阻谐振滤波器、可变低通滤波器、П型电阻阻抗匹配器、第一、第二单片集成射频放大器构成，中央处理器通过第一至第四DA转换器分别向滤波网络中高通滤波器、第一带阻谐振滤波器、第二带阻谐振滤波器、低通滤波器输送控制电压信号，输入信号依次经高通滤波器、П型电阻阻抗匹配器、第一带阻谐振滤波器、第一单片集成射频放大器、第二带阻谐振滤波器、第二单片集成射频放大器、低通滤波器后输出滤波信号。

2、根据权利1所述的智能跟踪的可调谐带通滤波装置，其特征是所述中央处理器输出的数字信号通过第一DA转换器转换为控制电压向滤波网络中的高通滤波器输送，控制其截止频率、功率不变。

3、根据权利1所述的智能跟踪的可调谐带通滤波装置，其特征是所述中央处理器输出数字信号通过第二、第三DA转换器转换为控制电压向滤波网络中的第一带阻谐振滤波器、第二带阻谐振滤波器输送使所述的第一带阻谐振滤波器的谐振频率点智能谐振在本振信号频率上，第二带阻谐振滤波器的谐振频率点智能谐振在镜像信号频率上。

4、根据权利1所述的智能跟踪的可调谐带通滤波装置，其特征是所述中央处理器输出数字信号通过第四DA转换器转换为模拟电压向滤波网络中的低通滤波器输送，控制低通滤波器的截止频率变化。