CN105162478A - 一种短波接收机预选滤波电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种短波接收机预选滤波电路，对9kHz～32MHz信号滤波进行分段处理，采用10个高通滤波器和11个低通滤波器组成预选滤波器组，配合开关矩阵，以任意两个高通滤波器、低通滤波器的自由组合的形式，实现中心频率可变、带宽可变的预选滤波器组，9kHz～32MHz信号首先经过高通滤波器滤除低频成分，再经由低通滤波器滤除高频成分，按照所需频段，组合成相应的带通滤波器。本发明通过对9kHz～32MHz短波信号进行频段划分，采用多个固定中频、固定带宽的高通滤波器和低通滤波器的组合，实现了可变中频、可变带宽的带通滤波器。

Description

一种短波接收机预选滤波电路及方法

技术领域

本发明涉及短波接收机领域，特别涉及一种短波接收机预选滤波电路，还涉及一种短波接收机预选滤波方法。

背景技术

短波接收机作为短波无线电监测、分析等方面的专用设备，在整个短波无线电监测系统中担任着信号搜索与接收等信息收集工作，这些工作主要包括：快速探知未知信号，各类通信信号解调，频带监测，单频点监测、存储信号、传输数据等。预选滤波器是短波接收机前端最主要的組成部分，是高频放大单元乃至整个射频前端各项性能的重要保证。

调谐滤波器的工作原理就是利用电路的谐振来实现选频、滤波，即利用无源器件电感、电容组成的电路，利用其感抗与容抗随信号频率的改变而变化的原理，当在某一特定频率时，感抗与容抗因相等而抵消，电路即产生谐振，该特定频率就是谐振频率。

传统的机械调谐或数控电调谐滤波器，通过改变调谐电路中变容二极管的电容值调节带通滤波器的中心频率，从而达到跟踪滤波的目的。在设计时，整个短波频段划分为若干个频段，对每个频段都进行调谐，通过低正向阻抗插入损耗很小的PN管来实现频段切换。

上述技术实现了跟踪预选滤波，但其存在无法快速调频、高速选频、带内插损和带外抑制指标差等问题。

现有的短波接收机预选滤波设计，在设计时整个短波频段划分为若干个频段，采用机械调谐或数控电调谐滤波器，通过改变调谐电路中变容二极管的电容值调节带通滤波器的中心频率，通过低正向阻抗插入损耗很小的PN管来实现频段切换。

当接收机预选滤波中频频率改变时，上述设计需对每个频段都进行调谐，从而才能达到跟踪滤波的目的，调谐速率慢。

现有的短波接收机预选滤波设计虽然实现了跟踪预选滤波，但其无法实现快速调频、高速选频、并且带内插损和带外抑制指标差、成本高。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明提出了一种短波接收机预选滤波电路及方法，有效的解决了采用机械调谐或数控电调谐滤波器的形式对接收信号进行预选滤波无法实现高速选频、带内插损和带外抑制指标差等技术难题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种短波接收机预选滤波电路，对9kHz～32MHz信号滤波进行分段处理，采用10个高通滤波器和11个低通滤波器组成预选滤波器组，配合开关矩阵，以任意两个高通滤波器、低通滤波器的自由组合的形式，实现中心频率可变、带宽可变的预选滤波器组，9kHz～32MHz信号首先经过高通滤波器滤除低频成分，再经由低通滤波器滤除高频成分，按照所需频段，组合成相应的带通滤波器。

可选地，9kHz～32MHz信号分为9kHz～500kHz和500kHz～32MHz两个波段；

9kHz～500kHz信号预选滤波采用低通滤波器L1：8kHz～500kHz；

500kHz～32MHz信号预选滤波采用切换高通/低通滤波器组合的带通滤波器。

可选地，500kHz～32MHz频段的高通滤波器分段如下：

H1：300kHz～32MHz；

H2：800kHz～32MHz；

H3：1.6MHz～32MHz；

H4：2.5MHz～32MHz；

H5：3.5MHz～32MHz；

H6：5.5MHz～32MHz；

H7：9MHz～32MHz；

H8：11.5MHz～32MHz；

H9：15.5MHz～32MHz；

H10：21MHz～32MHz；

500kHz～32MHz频段的低通滤波器分段如下：

L2：300kHz～1.2MHz；

L3：300kHz～2MHz；

L4：300kHz～3.5MHz；

L5：300kHz～4.5MHz；

L6：300kHz～6.5MHz；

L7：300kHz～10.0MHz；

L8：300kHz～12.5MHz；

L9：300kHz～16.5MHz；

L10：300kHz～23.0MHz；

L11：8kHz～32MHz。

可选地，通过8位并行控制总线控制由射频开关组成的开关矩阵，来实现任意两个高通滤波器、低通滤波器的组合；

第一射频开关矩阵与高通滤波器组输入端相连，决定短波信号进入H1～H10高通滤波器通道，其中，第一射频开关矩阵为：

$\left[\begin{array}{c}S00\\ S10\\ S20\\ S30\\ S40\\ S50\\ S60\\ S70\\ S80\\ S90\\ \mathrm{SA}0\end{array}\right];$

第二射频开关矩阵与高通滤波器组输出端、低通滤波器组输入端相连，决定短波信号进入L1～L11低通滤波器通道，其中，第二射频开关矩阵为：

$\left[\begin{array}{cc}S01& S02\\ S11& S12\\ S21& S22\\ S31& S32\\ S41& S42\\ S51& S52\\ S61& S62\\ S71& S72\\ S81& S82\\ S91& S92\\ \mathrm{SA}1& \mathrm{SA}2\end{array}\right];$

第三射频开关矩阵与低通滤波器组输出端相连，决定短波信号输出通道，其中，第三射频开关矩阵为：

$\left[\begin{array}{c}S03\\ S13\\ S23\\ S33\\ S43\\ S53\\ S63\\ S73\\ S83\\ S93\\ \mathrm{SA}3\end{array}\right];$

所述第一射频开关矩阵、第二射频开关矩阵、第三射频开关矩阵的动作关系为：9kHz～32MHz短波信号，在短波接收机确定中心频率后，经第一射频开关矩阵选择，进入对应中频频率的直通或H1～H10高频滤波通道，经高通滤波后，经第二射频开关矩阵选择，进入对应的L1～L11低频滤波通道，经低通滤波后完成预选滤波处理，经第三射频开关矩阵输出。

本发明还提出了一种短波接收机预选滤波方法，对9kHz～32MHz信号滤波进行分段处理，采用10个高通滤波器和11个低通滤波器组成预选滤波器组，配合开关矩阵，以任意两个高通滤波器、低通滤波器的自由组合的形式，实现中心频率可变、带宽可变的预选滤波器组，9kHz～32MHz信号首先经过高通滤波器滤除低频成分，再经由低通滤波器滤除高频成分，按照所需频段，组合成相应的带通滤波器。

可选地，9kHz～32MHz信号分为9kHz～500kHz和500kHz～32MHz两个波段；

9kHz～500kHz信号预选滤波采用低通滤波器L1：8kHz～500kHz；

500kHz～32MHz信号预选滤波采用切换高通/低通滤波器组合的带通滤波器。

可选地，500kHz～32MHz频段的高通滤波器分段如下：

H1：300kHz～32MHz；

H2：800kHz～32MHz；

H3：1.6MHz～32MHz；

H4：2.5MHz～32MHz；

H5：3.5MHz～32MHz；

H6：5.5MHz～32MHz；

H7：9MHz～32MHz；

H8：11.5MHz～32MHz；

H9：15.5MHz～32MHz；

H10：21MHz～32MHz；

500kHz～32MHz频段的低通滤波器分段如下：

L2：300kHz～1.2MHz；

L3：300kHz～2MHz；

L4：300kHz～3.5MHz；

L5：300kHz～4.5MHz；

L6：300kHz～6.5MHz；

L7：300kHz～10.0MHz；

L8：300kHz～12.5MHz；

L9：300kHz～16.5MHz；

L10：300kHz～23.0MHz；

L11：8kHz～32MHz。

可选地，通过8位并行控制总线控制由射频开关组成的开关矩阵，来实现任意两个高通滤波器、低通滤波器的组合；

第一射频开关矩阵与高通滤波器组输入端相连，决定短波信号进入H1～H10高通滤波器通道，其中，第一射频开关矩阵为：

$\left[\begin{array}{c}S00\\ S10\\ S20\\ S30\\ S40\\ S50\\ S60\\ S70\\ S80\\ S90\\ \mathrm{SA}0\end{array}\right];$

第二射频开关矩阵与高通滤波器组输出端、低通滤波器组输入端相连，决定短波信号进入L1～L11低通滤波器通道，其中，第二射频开关矩阵为：

$\left[\begin{array}{cc}S01& S02\\ S11& S12\\ S21& S22\\ S31& S32\\ S41& S42\\ S51& S52\\ S61& S62\\ S71& S72\\ S81& S82\\ S91& S92\\ \mathrm{SA}1& \mathrm{SA}2\end{array}\right];$

第三射频开关矩阵与低通滤波器组输出端相连，决定短波信号输出通道，其中，第三射频开关矩阵为：

$\left[\begin{array}{c}S03\\ S13\\ S23\\ S33\\ S43\\ S53\\ S63\\ S73\\ S83\\ S93\\ \mathrm{SA}3\end{array}\right];$

所述第一射频开关矩阵、第二射频开关矩阵、第三射频开关矩阵的动作关系为：9kHz～32MHz短波信号，在短波接收机确定中心频率后，经第一射频开关矩阵选择，进入对应中频频率的直通或H1～H10高频滤波通道，经高通滤波后，经第二射频开关矩阵选择，进入对应的L1～L11低频滤波通道，经低通滤波后完成预选滤波处理，经第三射频开关矩阵输出。

本发明的有益效果是：

(1)通过对9kHz～32MHz短波信号进行频段划分，采用多个固定中频、固定带宽的高通滤波器和低通滤波器的组合，实现了可变中频、可变带宽的带通滤波；

(2)使用固定中频、固定带宽的滤波器在带内插损、带外抑制指标优于传统的机械调谐或数控电调谐滤波器，弥补后者指标差、无法实现高速选频的不足；

(3)采用组合形式又解决了非调谐滤波器中频、带宽不可调节的问题，满足指标与可变中频、可变带宽的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种短波接收机预选滤波电路的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有的短波接收机预选滤波设计虽然实现了跟踪预选滤波，但其无法实现快速调频、高速选频、并且带内插损和带外抑制指标差、成本高。

本发明提出了一种短波接收机预选滤波电路及方法，通过使用低通滤波器组、高通滤波器组组合的形式，实现中心频率可变、带宽可变的预选滤波器组，得到最优的带内插损和带外抑制指标，对短波信号进行预选滤波处理，提高接收机灵敏度。

考虑到滤波器对谐波、干扰等无用信号的抑制作用，同时兼顾中频带宽要在同一段滤波范围内等因素，本发明的短波接收机预选滤波电路对9kHz～32MHz信号滤波进行分段处理，采用10个高通滤波器和11个低通滤波器组成预选滤波器组，配合开关矩阵，以任意两个高通、低通滤波器的自由组合的形式，实现中心频率可变、带宽可变的预选滤波器组。9kHz～32MHz首先经过高通滤波器滤除低频成分，再经由低通滤波器滤除高频成分，按照所需频段，组合成一带通滤波器。

本发明按照分段的不同组合，实现组合带通滤波器的可变中频、可变带宽，避免了调谐中频频率的过程，既有机械调谐或数控电调谐滤波器的可变中频特点，又有固定中频无源滤波器指标高、高速选频的优点。

下面结合附图对本发明的短波接收机预选滤波电路进行详细说明。

如图1所示，9kHz～32MHz信号分为9kHz～500kHz和500kHz～32MHz两个波段。9kHz～500kHz预选滤波采用低通滤波器L1：8kHz～500kHz；500kHz～32MHz信号则采用可切换高通/低通滤波器组合的带通滤波器。

500kHz～32MHz频段的高通滤波器分段如下：H1：300kHz～32MHz、H2：800kHz～32MHz、H3：1.6MHz～32MHz、H4：2.5MHz～32MHz、H5：3.5MHz～32MHz、H6：5.5MHz～32MHz、H7：9MHz～32MHz、H8：11.5MHz～32MHz、H9：15.5MHz～32MHz、H10：21MHz～32MHz。

500kHz～32MHz频段的低通滤波器分段如下：L2：300kHz～1.2MHz、L3：300kHz～2MHz、L4：300kHz～3.5MHz、L5：300kHz～4.5MHz、L6：300kHz～6.5MHz、L7：300kHz～10.0MHz、L8：300kHz～12.5MHz、L9：300kHz～16.5MHz、L10：300kHz～23.0MHz、L11：8kHz～32MHz。

通过8位并行控制总线C1～C8控制S00～SA3共44个射频开关，来实现任意两个高通、低通滤波器的组合。

射频开关矩阵1与高通滤波器组输入端相连，决定短波信号进入H1～H10高通滤波器通道，其中，射频开关矩阵1为：

$\left[\begin{array}{c}S00\\ S10\\ S20\\ S30\\ S40\\ S50\\ S60\\ S70\\ S80\\ S90\\ \mathrm{SA}0\end{array}\right].$

射频开关矩阵2与高通滤波器组输出端、低通滤波器组输入端相连，决定短波信号进入L1～L11低通滤波器通道，其中，第二射频开关矩阵为：

$\left[\begin{array}{cc}S01& S02\\ S11& S12\\ S21& S22\\ S31& S32\\ S41& S42\\ S51& S52\\ S61& S62\\ S71& S72\\ S81& S82\\ S91& S92\\ \mathrm{SA}1& \mathrm{SA}2\end{array}\right].$

射频开关矩阵3与低通滤波器组输出端相连，决定短波信号输出通道，其中，第三射频开关矩阵为：

$\left[\begin{array}{c}S03\\ S13\\ S23\\ S33\\ S43\\ S53\\ S63\\ S73\\ S83\\ S93\\ \mathrm{SA}3\end{array}\right].$

上述射频开关矩阵1、2、3的动作关系为：9kHz～32MHz短波信号，在短波接收机确定中心频率后，经射频开关矩阵1选择，进入对应中频频率的直通或H1～H10高频滤波通道，经高通滤波后，经射频开关矩阵2选择，进入对应的L1～L11低频滤波通道，经低通滤波后完成预选滤波处理，经射频开关矩阵3输出。

例如：选通开关S20、S21、S42、S43，就可实现带宽800kHz～4.5MHz、中心频率为2.65MHz的带通滤波器；选通开关S30、S31、S52、S53，就可实现带宽1.6MHz～6.5MHz、中心频率为4.05MHz的带通滤波器。

本发明通过对9kHz～32MHz短波信号进行频段划分，采用多个固定中频、固定带宽的高通滤波器和低通滤波器的组合，实现了可变中频、可变带宽的带通滤波。

本发明使用的固定中频、固定带宽的滤波器在带内插损、带外抑制指标优于传统的机械调谐或数控电调谐滤波器，弥补后者指标差、无法实现高速选频的不足，同时，本发明采用组合的形式又解决了非调谐滤波器中频、带宽不可调节的问题，满足指标与可变中频、可变带宽的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种短波接收机预选滤波电路，其特征在于，对9kHz～32MHz信号滤波进行分段处理，采用10个高通滤波器和11个低通滤波器组成预选滤波器组，配合开关矩阵，以任意两个高通滤波器、低通滤波器的自由组合的形式，实现中心频率可变、带宽可变的预选滤波器组，9kHz～32MHz信号首先经过高通滤波器滤除低频成分，再经由低通滤波器滤除高频成分，按照所需频段，组合成相应的带通滤波器。

2.如权利要求1所述的短波接收机预选滤波电路，其特征在于，9kHz～32MHz信号分为9kHz～500kHz和500kHz～32MHz两个波段；

9kHz～500kHz信号预选滤波采用低通滤波器L1：8kHz～500kHz；

500kHz～32MHz信号预选滤波采用切换高通/低通滤波器组合的带通滤波器。

3.如权利要求2所述的短波接收机预选滤波电路，其特征在于，

500kHz～32MHz频段的高通滤波器分段如下：

H1：300kHz～32MHz；

H2：800kHz～32MHz；

H3：1.6MHz～32MHz；

H4：2.5MHz～32MHz；

H5：3.5MHz～32MHz；

H6：5.5MHz～32MHz；

H7：9MHz～32MHz；

H8：11.5MHz～32MHz；

H9：15.5MHz～32MHz；

H10：21MHz～32MHz；

500kHz～32MHz频段的低通滤波器分段如下：

L2：300kHz～1.2MHz；

L3：300kHz～2MHz；

L4：300kHz～3.5MHz；

L5：300kHz～4.5MHz；

L6：300kHz～6.5MHz；

L7：300kHz～10.0MHz；

L8：300kHz～12.5MHz；

L9：300kHz～16.5MHz；

L10：300kHz～23.0MHz；

L11：8kHz～32MHz。

4.如权利要求3所述的短波接收机预选滤波电路，其特征在于，

通过8位并行控制总线控制由射频开关组成的开关矩阵，来实现任意两个高通滤波器、低通滤波器的组合；

第一射频开关矩阵与高通滤波器组输入端相连，决定短波信号进入H1～H10高通滤波器通道，其中，第一射频开关矩阵为：

$\left[\begin{array}{c}S00\\ S10\\ S20\\ S30\\ S40\\ S50\\ S60\\ S70\\ S80\\ S90\\ \mathrm{SA}0\end{array}\right];$

第二射频开关矩阵与高通滤波器组输出端、低通滤波器组输入端相连，决定短波信号进入L1～L11低通滤波器通道，其中，第二射频开关矩阵为：

$\left[\begin{array}{cc}S01& S02\\ S11& S12\\ S21& S22\\ S31& S32\\ S41& S42\\ S51& S52\\ S61& S62\\ S71& S72\\ S81& S82\\ S91& S92\\ \mathrm{SA}1& \mathrm{SA}2\end{array}\right];$

第三射频开关矩阵与低通滤波器组输出端相连，决定短波信号输出通道，其中，第三射频开关矩阵为：

$\left[\begin{array}{c}S03\\ S13\\ S23\\ S33\\ S43\\ S53\\ S63\\ S73\\ S83\\ S93\\ \mathrm{SA}3\end{array}\right];$

所述第一射频开关矩阵、第二射频开关矩阵、第三射频开关矩阵的动作关系为：9kHz～32MHz短波信号，在短波接收机确定中心频率后，经第一射频开关矩阵选择，进入对应中频频率的直通或H1～H10高频滤波通道，经高通滤波后，经第二射频开关矩阵选择，进入对应的L1～L11低频滤波通道，经低通滤波后完成预选滤波处理，经第三射频开关矩阵输出。

5.一种短波接收机预选滤波方法，其特征在于，对9kHz～32MHz信号滤波进行分段处理，采用10个高通滤波器和11个低通滤波器组成预选滤波器组，配合开关矩阵，以任意两个高通滤波器、低通滤波器的自由组合的形式，实现中心频率可变、带宽可变的预选滤波器组，9kHz～32MHz信号首先经过高通滤波器滤除低频成分，再经由低通滤波器滤除高频成分，按照所需频段，组合成相应的带通滤波器。

6.如权利要求5所述的短波接收机预选滤波方法，其特征在于，9kHz～32MHz信号分为9kHz～500kHz和500kHz～32MHz两个波段；

9kHz～500kHz信号预选滤波采用低通滤波器L1：8kHz～500kHz；

500kHz～32MHz信号预选滤波采用切换高通/低通滤波器组合的带通滤波器。

7.如权利要求6所述的短波接收机预选滤波方法，其特征在于，

500kHz～32MHz频段的高通滤波器分段如下：

H1：300kHz～32MHz；

H2：800kHz～32MHz；

H3：1.6MHz～32MHz；

H4：2.5MHz～32MHz；

H5：3.5MHz～32MHz；

H6：5.5MHz～32MHz；

H7：9MHz～32MHz；

H8：11.5MHz～32MHz；

H9：15.5MHz～32MHz；

H10：21MHz～32MHz；

500kHz～32MHz频段的低通滤波器分段如下：

L2：300kHz～1.2MHz；

L3：300kHz～2MHz；

L4：300kHz～3.5MHz；

L5：300kHz～4.5MHz；

L6：300kHz～6.5MHz；

L7：300kHz～10.0MHz；

L8：300kHz～12.5MHz；

L9：300kHz～16.5MHz；

L10：300kHz～23.0MHz；

L11：8kHz～32MHz。

8.如权利要求7所述的短波接收机预选滤波方法，其特征在于，

通过8位并行控制总线控制由射频开关组成的开关矩阵，来实现任意两个高通滤波器、低通滤波器的组合；

第一射频开关矩阵与高通滤波器组输入端相连，决定短波信号进入H1～H10高通滤波器通道，其中，第一射频开关矩阵为：

$\left[\begin{array}{c}S00\\ S10\\ S20\\ S30\\ S40\\ S50\\ S60\\ S70\\ S80\\ S90\\ \mathrm{SA}0\end{array}\right];$

第二射频开关矩阵与高通滤波器组输出端、低通滤波器组输入端相连，决定短波信号进入L1～L11氐通滤波器通道，其中，第二射频开关矩阵为：

$\left[\begin{array}{cc}S01& S02\\ S11& S12\\ S21& S22\\ S31& S32\\ S41& S42\\ S51& S52\\ S61& S62\\ S71& S72\\ S81& S82\\ S91& S92\\ \mathrm{SA}1& \mathrm{SA}2\end{array}\right];$

第三射频开关矩阵与低通滤波器组输出端相连，决定短波信号输出通道，其中，第三射频开关矩阵为：

$\left[\begin{array}{c}S03\\ S13\\ S23\\ S33\\ S43\\ S53\\ S63\\ S73\\ S83\\ S93\\ \mathrm{SA}3\end{array}\right];$

所述第一射频开关矩阵、第二射频开关矩阵、第三射频开关矩阵的动作关系为：9kHz～32MHz短波信号，在短波接收机确定中心频率后，经第一射频开关矩阵选择，进入对应中频频率的直通或H1～H10高频滤波通道，经高通滤波后，经第二射频开关矩阵选择，进入对应的L1～L11低频滤波通道，经低通滤波后完成预选滤波处理，经第三射频开关矩阵输出。