CN105978522B - 一种吸收式带通滤波器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无线通信的带通滤波器领域，提供一种吸收式带通滤波器组件，用以解决现有反射式滤波器系统线性差的问题，该滤波器组件中第一“+45°”高通滤波移相器、第一带通滤波器、第一“‑45°”低通滤波移相器依次连接构成第一信号支路，第二“‑45°”低通滤波移相器、第二带通滤波器、第二“+45°”高通滤波移相器依次连接构成第二信号支路；输入信号输入第一等相位功率分配‑合成器分配为两个同相等幅信号分别输入第一、第二信号支路；两个输出信号由第二等相位功率分配‑合成器合成后输出。本发明将带通滤波器带外的信号通过移相耦合的方式抵消掉，有效的减少了非线性杂波产物的返回量，从而大幅度的提高了系统的线性。

Description

一种吸收式带通滤波器组件
技术领域
本发明属于无线通信的带通滤波器领域，具体涉及一种吸收式带通滤波器组件。
背景技术
短波通信以其传播距离远、抗毁性强、可靠性高、成本低等特点，在无线电话、广播、导航和军事等领域中得以广泛应用。超外差接收机的原理框图如图1所示，其功能是将天线接收到的射频信号经过频率选择后转换为中频信号，供后端数字信号处理系统进行数据分析。短波接收机包括射频滤波器、低噪声放大器、混频器、中频带通滤波器、中频放大器、中频衰减控制器。随着无线通信的发展，电磁干扰问题越来越严峻，为了避免对虚假信号的响应，要求通信系统有更高的线性。提高线性的方式有多种，例如：提高对射频谐波信号的抑制度，提高单元器件的线性，吸收非线性杂波产物等；滤波器对短波系统线性的提高至关重要。
由于短波的频段范围宽，对于高频段短波输入信号的谐波抑制可以通过前级滤波器较易实现，然而低频段的谐波信号仍然在射频通带范围内，前级滤波器难以滤除；这将造成低频段的谐波信号抑制不足，线性得不到提高，导致整个系统的线性不平坦。因此，研究如何提高短波接收系统低频端的线性具有重要意义。
常用的带通滤波器是反射式滤波器，反射式滤波器是将带外的信号反射到输入端来实现频率的选择功能。在链路中，由于混频器是非线性元件，带外的反射回来的信号将会继续与射频和本振信号进行混叠，由此将会产生更多的非线性产物，这将大大降低整个系统的线性(抗干扰性能)。因此，为提高短波接收系统在低频端的线性，本发明提供一种吸收式带通滤波器组件。
发明内容
本发明的目的在于针对现有反射式滤波器系统线性差的缺陷，提供一种吸收式带通滤波器组件，本发明提供吸收式带通滤波器将带通滤波器带外的信号通过移相耦合的方式抵消掉，有效的减少了非线性杂波产物的返回量，从而大幅度的提高了系统的线性。
为实现上述目的，本发明采用技术方案为：
一种吸收式带通滤波器组件，包括两个等相位功率分配-合成器、两个“+45°”高通滤波移相器、两个“-45°”低通滤波移相器、两个带通滤波器；其特征在于，第一“+45°”高通滤波移相器、第一带通滤波器、第一“-45°”低通滤波移相器依次连接构成第一信号支路，第二“-45°”低通滤波移相器、第二带通滤波器、第二“+45°”高通滤波移相器依次连接构成第二信号支路；输入信号输入第一等相位功率分配-合成器，所述第一等相位功率分配-合成器将输入信号分配为两个同相等幅信号分别输入第一、第二信号支路；第一、第二信号支路两个输出信号由第二等相位功率分配-合成器合成后输出。
进一步的，所述第一、第二等相位功率分配-合成器均采用集中参数形式的电路。
所述第一、第二“+45°”高通滤波移相器均采用T型高通滤波电路。
所述第一、第二“-45°”低通滤波移相器均采用π型低通滤波电路。
所述第一、第二带通滤波器均采用广义切比雪夫原型结构。
从工作原理上说明，本发明吸收式带通滤波器组件中，输入信号经第一等相位功率分配-合成器分配为两个同相等幅信号分别输入第一、第二信号支路；第一信号支路中第一“+45°”高通滤波移相器对输入信号进行+45°移相，再由第一带通滤波器进行信号频率选择、且对带外信号进行反射，产生回波信号，第一“-45°”低通滤波移相器对第一带通滤波器输出信号进行-45°移相，回波信号则经第一“+45°”高通滤波移相器再次+45°移相；第二信号支路中第二“-45°”低通滤波移相器对输入信号进行-45°移相，再由第二带通滤波器进行信号频率选择、且产生回波信号，第二“+45°”高通滤波移相器对第二带通滤波器输出信号进行+45°移相，回波信号则经第二“-45°”低通滤波移相器再次-45°移相；第一、第二信号支路的两个输出信号再由第二等相位功率分配-合成器功率合成后输出，两个回波信号则由第一等相位功率分配-合成器耦合抵消，从而避免反射回波信号对系统线性的影响。
综上，本发明提供一种吸收式带通滤波器组件，通用“+45°”、“-45°”移相器对通带外信号进行合理的移相，通过功率分配-合成器对两路相位差180°的回波信号进行相位和幅度的抵消，有效地吸收了滤波器带外信号，同时实现了频率的选择，大大提高了系统线性；同时，本发明中带通滤波器采用广义切比雪夫结构，使得吸收式带通滤波器组件还具备带宽窄，插入损耗低，线性高等优点，具有更广泛的应用价值。
附图说明
图1是超外差接收机结构示意图。
图2是本发明吸收式带通滤波器组件的原理结构框图。
图3是实施例中等相位功率分配-合成器结构示意图及电路结构示意图。
图4是实施例中“+45°”高通滤波移相器电路结构示意图。
图5是实施例中“-45°”低通滤波移相器电路结构示意图。
图6是实施例中带通带通滤波器电路结构示意图。
图7是实施例中吸收式带通滤波器组件的电路结构示意图。
图8是本发明吸收式带通滤波器组件的工作原理相位图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。
本实施例中提供一种吸收式高线性带通滤波器组件，其原理结构框图如图2所示，包括两个等相位功率分配-合成器、两个“+45°”高通滤波移相器、两个“-45°”低通滤波移相器、两个带通滤波器；
图3所示为上述等相位功率分配-合成器的绕组绕制方式、装配图以及电路结构示意图，平衡电阻为200Ω陶瓷电阻；绕组由纽绞双线绕在双孔铁氧体磁芯上实现；磁芯采用双孔镍锌铁氧体，磁导率为10K，尺寸为5.5*3*3*Φ1.2(mm)，传输线直径为0.15mm，匝数比为4:4；
图4所示为上述“+45°”高通滤波移相器电路图，移相器由两个陶瓷电容和一个铁氧体绕线电感组成π型结构；
图5所示为上述“-45°”低通滤波移相器电路图，移相器由两个陶瓷电容和一个铁氧体绕线电感组成T型结构；
图6所示为带通滤波器电路连接图，采用广义切比雪夫原型滤波器结构，单个陶瓷电容和单个电感组成一个谐振腔；电路有两个串联谐振腔和两个并联谐振腔，共四个谐振腔组成；
图7所示为本实施例吸收式高线性带通滤波器组件的电路连接图。
上述吸收式高线性带通滤波器组件的工作原理如图8所示：
设定“+45°”高通滤波移相器的-3dB截止频率为f1，“-45°”低通滤波移相器的-3dB截止频率为f2，带通滤波器的-3dB截止频率为f3和f4；f1、f2、f3和f4满足f1＜f3＜f4＜f2关系，输入信号P＝Acos(ωt+θ)，带通滤波器对信号移相α；
输入信号P经过第一等相位功率分配器后分成两路功率相等相位相同的信号P1和P2：
当输入的信号频率f3＜f＜f4时；P1和P2信号通过带通滤波器，则信号经过第一、第二信号支路后到达第二等相位功率合成器处的信号为：
两个信号等大同相，则经过第二等相位功率合成器后的输出信号为：
P′＝Acos(ωt+θ+α)；
当输入的信号频率f1＜f＜f3或f4＜f＜f2时；P1和P2信号将在带通滤波器处被反射回输入端；则在第一等相位功率分配-合成器处P1和P2的信号为：
P1、P2相位差180°，幅度相等，如图8所示；则在输入端的回波信号为：
P″＝0。
由以上推导可以得出，本发明合理的通过对带外信号的移相，使得回波信号的相位和幅度抵消，实现了对带外信号的吸收。
带通滤波器采用广义切比雪夫结构，通过两个零点和两个极点来调谐带宽和带外抑制；带通滤波器的插入损耗小于4.5dB，-3dB相对带宽为6％左右，带外抑制在中心频率二倍频处抑制度达到45dB；因此，该滤波器组件具有较高的线性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

Claims (5)

1.一种吸收式带通滤波器组件，包括两个等相位功率分配-合成器、两个“+45°”高通滤波移相器、两个“-45°”低通滤波移相器、两个带通滤波器；其特征在于，第一“+45°”高通滤波移相器、第一带通滤波器、第一“-45°”低通滤波移相器依次连接构成第一信号支路，第二“-45°”低通滤波移相器、第二带通滤波器、第二“+45°”高通滤波移相器依次连接构成第二信号支路；信号输入第一等相位功率分配-合成器，所述第一等相位功率分配-合成器将输入信号分配为两个同相等幅信号分别输入第一信号支路的第一“+45°”高通滤波移相器、第二信号支路的第二“-45°”低通滤波移相器；第一信号支路的第一“-45°”低通滤波移相器、第二信号支路的第二“+45°”高通滤波移相器分别输出信号由第二等相位功率分配-合成器合成后输出。
2.按权利要求1所述吸收式带通滤波器组件，其特征在于，所述第一、第二等相位功率分配-合成器均采用集中参数形式的电路。
3.按权利要求1所述吸收式带通滤波器组件，其特征在于，所述第一、第二“+45°”高通滤波移相器均采用T型高通滤波电路。
4.按权利要求1所述吸收式带通滤波器组件，其特征在于，所述第一、第二“-45°”低通滤波移相器均采用π型低通滤波电路。
5.按权利要求1所述吸收式带通滤波器组件，其特征在于，所述第一、第二带通滤波器均采用广义切比雪夫原型结构。
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