CN103314481A

CN103314481A - 有源带阻滤波器

Info

Publication number: CN103314481A
Application number: CN2011800606228A
Authority: CN
Inventors: R.拉巴比迪; J.林蒂格纳特; D.洛海因唐; A.洛齐尔; B.巴雷劳德; B.贾里
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2013-09-18
Also published as: EP2652835A1; US20130293321A1; WO2012079777A1; KR20130142160A; US9300273B2; JP5786031B2; JP2014501461A

Abstract

本发明涉及一种有源带阻滤波器，其包括通过传输线LT连接的滤波器输入端和滤波器输出端、耦合到传输线并可连接到负载阻抗（Q1，R，L，C；C’，变容二极管）的谐振器RE。在谐振器和负载阻抗之间安装有用于在所选工作频带中启动滤波功能的部件（CM，二极管PIN）。该滤波器可用于多标准终端中。

Description

有源带阻滤波器

技术领域

本发明涉及对频段抑制滤波器或有源带阻滤波器的改进。本发明适用于符合DVB-H（手持数字视频广播）或DVB-T（地面数字视频广播）标准的发送和/或接收系统。

背景技术

更具体地说，本发明发现了一种用于在具体符合DVB标准的固定或移动数字电视接收器中滤除存在于被称为数字化红利（digital dividend）频段的频带中的干扰信号的应用，例如，WIMAX信号（全球微波互联接入）。

数字化红利表示电视广播从模拟模式向数字模式转变所释放的频率资源。数字化红利频段在世界各个地区不尽相同，包括例如美国是在698MHz和862MHz之间，欧洲/亚洲是在790MHz和862MHz之间，如图1所示。

这些释放的频带将会专用于移动数字电视广播和电信应用。由于其相对于1GHz以上的频率在覆盖和穿透建筑物方面以及在建立和运营网络低得多的成本方面的更优的效率水平，它们尤其被电信运营商和广播公司竞相追逐。这些频带可以用于例如发送新信号如WIMAX信号。然后，这些新信号构成对DVB信号接收的干扰源。并且，当DVB接收器和WIMAX发送器存在于同一个终端（多模式和多标准终端）中时，WIMAX信号可能使得DVB接收器饱和。因此，在对DVB信号进行处理之前滤除这些干扰信号被认为是有必要的。WIMAX信号必须在根据区域变化的频段中滤除。然而，人们已知的是，信号必须在10MHz宽的频段内衰减，并且WIMAX信号必须被抑制42dB。因此，存在WIMAX发送器不存在并且滤波器没有用处的某些情况。

对这些干扰信号的滤除可以使用合适的频带抑制或带阻滤波器实现。因此，在本技术领域中，使用半波嵌入（in-line）谐振滤波器（如图2所示），它的尺寸使得在远高于有用频率的高频上谐振。图2的滤波器包括λ/2谐振器RE与之耦合的传输线LT（Zo,θ,k）。在谐振频率级别，来自传输线的能量被谐振器“吸收”，从而在谐振频率附近相对较窄的频带内产生理论上的无限衰减。然而，使用这种滤波器的不利因素在于会产生使得抑制质量明显下降的损耗。调谐到中心频率也更加不方便和困难。为了解决尺寸问题，已经有人提出在谐振器RE的一端连接电容C1，如图3所示。在此情形中，它的等效电气长度增加，被抑制的频带频率降低。为了使谐振器抑制特定的频率，必须选择合适的电容值。然而，该电容C1是不理想的，因为它具有在电容值增大时增大的寄生电阻Rs。这个电阻在某些情况下可能会导致负载线路的全局品质因数的恶化。更加至关重要的是，由于为了指定这种类型的结构，使用显示出较为严重的损耗的变容二极管（varactor）是不可避免的。

为了解决上述问题，已经有人提出用模拟有源电容的负阻电路替换负载电容，如图4所示，左边部分代表负阻电路，右边部分代表并联等效模型。在图4的一部分，负阻电路由基极连接到谐振器RE、集电极连接到串联LCR电路的晶体管Q1构成。如图4右侧所示，该电路等效为电阻Rneg与电容Ceq并联。该电路使得能够使用单个偏置电压比较容易地调整负载电容值，同时保证对滤波器损耗的补偿，从而保证较高的品质因数。图5示出了仿真结果，它给出作为频率的函数的滤波器传输（曲线a）和抑制（曲线b）。这些曲线表明在700MHz附近的中心滤波频率处非常高的抑制（>42dB）。前者可以通过简单地调整偏置电压来调节。

发明内容

本发明提出了一种上述类型的可禁止的滤波器。这样获得的滤波器可以被串联插入到接收器信道。当谐振器被加载有源电容时，它可以被调谐到要被抑制的特定频率，不论考虑的是哪个地区，并可以在需要时被禁止。然后，从系统角度来看其变成透明的，并且不消耗能量。

因此，本发明的目的是提供一种有源带阻滤波器，包括通过传输线连接的滤波器输入端和滤波器输出端，以及耦合到传输线并可与负载阻抗连接的谐振器，其特征在于，它包括在选择的工作频带中启动滤波功能的部件。

根据一个特定的实施例，启动滤波功能的部件通过位于谐振器的一端和负载阻抗之间的开关实现。

另外一方面，负载阻抗可由电容、能够调谐工作频率的变容二极管或模拟有源电容且能够补偿滤波器损耗的负阻电路组成。

在负载阻抗是无源电容的情形中，根据另一个实施例，启动滤波功能的部件通过位于谐振器的一端和无源电容之间的PIN二极管实现。

在负载阻抗是有源电容的情形中，根据另一个实施例，启动滤波功能的部件通过晶体管的电源电压使得能够实现有源电容而实现。

附图说明

在阅读了对不同的非限制性实施例的说明之后，本发明的其他特征和优点将会更加明显，参照附图进行该说明，其中：

已经说明的图1示出了“根据区域的数字化红利”的频带；

已经说明的图2示意性示出了可以应用本发明的带阻滤波器的一个实施例；

已经说明的图3示出了配备有负载电容的图2的带阻滤波器的图示；

图4示出了有源电容的电路图和等效图；

图5示出了通过仿真加载了有源电容的图2中的带阻滤波器获得的传输和抑制曲线；

图6示出了根据本发明第一实施例的带阻滤波器；

图7示出了当开关处于开路模式时图6中的滤波器的响应；

图8示出了当开关处于闭路模式时滤波器的反射和传输响应；

图9示出了根据本发明的带阻滤波器的另一个实施例；

图10示出了根据本发明的带阻滤波器的又一个实施例；以及

图11示出了根据本发明的带阻滤波器的另一个变化实施例。

具体实施方式

为了简化说明，相同的元件在图中具有相同的参考标号。如图6所示，带阻滤波器或频带抑制滤波器由具有输入端A和输出端B的传输线LT构成。谐振器RE与传输线LT耦合。这是线的一部分，长度小于λ/2，λ表示被导入滤波器抑制频率的波导波长。

谐振器的一端接地。另外一端通过开关CM与根据所示实施例形成的启动滤波功能的部件连接，开关CM可以在与负载阻抗连接的短路端（CC）和未连接的开路端（CO）之间变换(commute)。在所示的实施例中，负载阻抗由模拟有源电容的负阻电路（如，图4中的电路）组成。

负阻电路是对本领域的技术人员来说非常熟悉的有源组件，其图示如图4所示。它包括双极型晶体管Q1，其基极与谐振器RE连接，发射极接地，集电极与电感L、电容C和电阻R串联接地形成的负载电路连接。晶体管Q1通过本身已知的方式极化（polarize）（未示出）。

该图示等效于负阻Rneg与等效电容Ceq并联设置。等效图示被显示在图4中的左侧。

现在对滤波器的工作进行说明，根据开关的位置：

-如果开关处于位置CO，那么谐振器处于开路模式。因此，Le带阻滤波器（在所选的实施例中，其固有长度（intrinsic length）仅12mm）在3.5GHz附近的频率范围内谐振。在UHF频带内，滤波器的响应完全透明（transparent）。因此，由于其较小的物理长度，滤波器用作几乎没有任何损耗的传输线，如图7所示。当不存在干扰元件时，使用此位置。

-如果开关与有源电容电路连接，处于位置CC，那么它将带阻滤波器的谐振引向位于要被抑制的频率处的UHF频带。因此，可以想象，滤波器连接的DVB-H解调器可以根据检测到的干扰信道的频率发送必需的控制电压到有源带阻滤波器。在此位置，滤波器如图3和4中的电路那样工作，得到与图5中曲线类似的传输曲线（a）和抑制曲线（b）。

现在我们将参照图9对在所选工作频带中启动滤波功能的部件的另一个实施例进行说明。当负载电路是如电感L、电容C和电阻R与之串联连接的晶体管Q1所代表的有源电容时，此实施例适用。在此情形中，启动滤波功能的部件通过直接连接晶体管Q1基极和谐振器RE的一端并通过使用有源电容的电源电压来实现。

当电源电压等于有源电容的极化电压Vb（对该给定的示例约2V）时，可调谐的抑制滤波功能（抑制频率由Vb的准确值确定）被启动。当电压Vb=0（未极化的有源电路）时，有源器件等效为开路，滤波功能未被启动。

现在将参照图10说明另一个实施例。在此情形中，带阻滤波器与无源电容C’连接，启动滤波功能的部件由可以在未连接的CO端和与无源电容连接的CC端之间切换的开关构成。此电路的工作与图6中开关的工作等同。

现在将参照图11说明又一个实施例。此情形中，带阻滤波器通过位于谐振器一端和无源电容之间的PIN二极管连接到无源电容。当PIN二极管处于“导通”状态时，它等效为短路，因此谐振器与负载电容连接，滤波功能被启动。当PIN二极管处于“截止”状态时，它等效为开路，滤波功能未被启动。

得到的带阻滤波器由小型线（miniaturized line）与之耦合且加载了有源电容的传输线组成，这些线能够使用微带技术制造。有源电容使用被安装在FR4基板上的LC SMC组件。已经对如下所述的滤波器样机进行了仿真。

图8示出了有源带阻滤波器的传输和反射响应。可以注意到700MHz处至少40dB的抑制。

在此频带之外的插入损耗较低，不超过-0.4dB。测得的噪声因数较低，在滤波器带宽内低于0.5dB。滤波器中心频率处的反射系数约为-0.1dB量级，从而保证电路的电气稳定性。

本发明包括下列优点：

-一种滤波解决方案，使得使用低成本的FR4基板能够获得尤其在抑制方面的优良性能；

-加入有源电容使得滤波器能够被小型化并能够通过简单地调整电压进行重新配置，然而本发明也可以和其他类型的负载电路一起使用。

-加入有源电容对滤波器的总体噪声因数的影响极小；

-滤波器通过简单地启动/禁止其极化电压能够进行自动响应切换。因此，没有必要使用在输入端和输出端进行开关的滤波器，这种滤波器可能有时候不太方便，并且会引入不可忽略的插入损耗。

Claims

1.一种有源带阻滤波器，包括通过传输线（LT）连接的滤波器输入端和滤波器输出端、耦合到传输线并可连接到负载阻抗（Q1，R，L，C；C’，变容二极管）的谐振器（RE），其特征在于，它包括在谐振器和负载阻抗之间的用于在所选工作频带中启动滤波功能的部件（CM：SWITCH；PIN二极管）。

2.如权利要求1所述的带阻滤波器，其特征在于，用于启动滤波功能的部件通过位于谐振器一端和负载阻抗之间的开关（CM，SWITCH）实现。

3.如权利要求1所述的带阻滤波器，其特征在于，负载阻抗从电容（C’）、变容二极管，或模拟有源电容的负阻电路（Q1，R，L，C）之中选择。

4.如权利要求1所述的带阻滤波器，其特征在于，在负载阻抗是无源电容的情形中，启动滤波功能的部件通过位于谐振器一端和无源电容之间的PIN二极管实现。

5.如权利要求1所述的带阻滤波器，其特征在于，在负载阻抗是有源电容的情形中，启动滤波功能的部件通过晶体管（Q1）的电源电压使得能够实现有源电容而实现。