CN106026968A - 一种双通道跳频滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双通道跳频滤波器，包括数字控制电路和射频电路，射频电路包括输入射频开关、输出射频开关、并联的第一通道谐振模块和第二通道谐振模块、PIN二极管谐振电容阵列，每个通道的谐振模块设置两个，每个谐振模块由匹配电容器和谐振电感器组成，两个谐振模块之间通过耦合电感器连接，数字控制电路包括数字开关驱动电路和数字存储控制电路，四个谐振模块分别与所述PIN二极管谐振电容阵列连接，PIN二极管谐振电容阵列依次与数字开关驱动电路和数字存储控制电路电连接。本发明实现了108‑174MHz和225‑400MHz的两个频段的双通道滤波，相比常规的滤波器，具有结构更加紧凑，频段功能增多，更有利于设备的微型化，也具有良好的稳定性和抗杂波干扰能力。

Description

一种双通道跳频滤波器
技术领域
本发明涉及一种双通道跳频滤波器，属于一种电容器性能检测设备技术领域。
背景技术
跳频技术是一种具有高抗干扰、高抗截获能力的扩频技术。当今电磁环境日趋密集、复杂，对通信机的抗干扰能力提出更高的要求。跳频滤波器就是针对新一代军用通信机研制的抗干扰的通信关键部件。一般小功率跳频滤波器置于接收机和发射机的前端（大功率跳频滤波器置于发射机的功放后级），用于信道分割，防阻塞和抑制不需要的信号。随着科技的进步，现代化的军事国防建设，现有跳频滤波器的都是单一频段，使用时扩频需要多装几个频段的滤波器才能满足要求，安装结构空间会大大增大，不利于设备的微型化，而采用双通道滤波器时，因为要集成双通道在滤波器中，相比单通道的滤波器就会存在更多的电磁干扰、串扰和信号不稳定的问题，且结构会更加复杂，现有技术中同类型的产品都没有克服这些难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种双通道跳频滤波器，实现其工作频率108-174MHz和225-400MHz，能够实现少装滤波器就能够满足多频段要求，结构更加紧凑，具有良好的稳定性和抗杂波干扰能力，以解决现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为：一种双通道跳频滤波器，包括数字控制电路和射频电路，射频电路包括输入射频开关、输出射频开关、并联的第一通道谐振模块和第二通道谐振模块、PIN二极管谐振电容阵列，每个通道的谐振模块设置两个，每个谐振模块由匹配电容器和谐振电感器组成，两个谐振模块之间通过耦合电感器连接，数字控制电路包括数字开关驱动电路和数字存储控制电路，四个谐振模块分别与所述PIN二极管谐振电容阵列连接，PIN二极管谐振电容阵列依次与数字开关驱动电路和数字存储控制电路电连接。
优选的，上述射频电路的电路板采用叠层积压方式制作成四层结构，按照从下往上的顺序，其中第一层和第二层采用环氧树脂材料制作，第三层和第四层采用聚四氟乙烯材料制作，第一层和第二层的介电常数大于第三层和第四层的介电常数。
优选的，上述第一和第二层的介电常数为4.5-4.7，第三层和第四层的介电常数为2.5-3.0。
优选的，上述第一通道或第二通道谐振模块的两个匹配电感器作为经耦合电感器连接的两个谐振电感器的输入、输出端，分别与两个谐振电感器中间抽头输入端、输出端电连接；两个谐振电感器一端与外壳底座电连接，另一端与PIN二极管开关电容阵列电连接组成主谐振电路，耦合电感器设置三个，采用星型连接，其三端分别电连接到输入侧的谐振电感器、输出侧的谐振电感器和外壳底座。
优选的，上述第一通道匹配电感器采用磁环绕制，其绕线直径为0.5mm-0.6mm和绕线圈数为6.5圈。
优选的，上述第一通道谐振电感器采用高Q、0805封装、180nH的片式电感，采用低损耗铁粉芯磁环绕制，其绕线直径为0.27 mm -0.4mm。
优选的，上述第一通道耦合电感器用漆包线绕制，其线径为0.2 mm -0.3mm和线长为8 mm -15mm以及绕线圈数为2.5圈。
优选的，上述第二通道匹配电感器采用磁环绕制，其绕线直径为0.5mm-0.6mm和绕线圈数为2.5圈。
优选的，上述第二通道谐振电感器采用高Q、0805封装、68nH的片式电感，采用低损耗铁粉芯磁环绕制。
优选的，上述第二通道耦合电感器用漆包线绕制，其线径为0.2 mm -0.3mm和线长为8 mm -15mm以及绕线圈数为2.5圈。
优选的，上述第一通道和第二通道的两个谐振电感器共用磁环绕制。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下效果：
（1）通过两个带匹配电感器和谐振电感器的谐振模块通过耦合电感器连接分别形成第一通道和第二通道谐振滤波器，双通道的两个频段为108-174MHz和225-400MHz，相比常规的滤波器，本发明具有结构更加紧凑，频段功能增多，更有利于设备的微型化，并将其集成到四层结构的电路板上，具有良好的稳定性和抗杂波干扰能力，滤波器的3dB带宽大于6MHz，插入损耗小于6dB，中心频率±20M相对带外衰减大于16dBc，有效解决了现有技术中存在的频段扩展过多带来的安装结构空间大和不利于设备微型化的问题；
（2）射频电路的电路板采用层叠积压方式制作层四层结构，其中第一、第二层用环氧树脂的材料制作，第三、第四层采用聚四氟乙烯材料制作。这些特殊的结构层关系和制作方法不同于常规的设计，真正实现电路板轻薄，抗折强度高、集成电路布局更加紧凑，又能将干扰影响降到最小，为了配合更好实现所述优异性能，射频电路的匹配电感器、谐振电感器、耦合电感器采用上述的磁环以及绕线圈数精心调制，达到统一的电路参数的匹配，从而更好地实现良好的稳定性和抗杂波干扰能力。
附图说明
图1是本发明的控制结构示意图；
图2是本发明的谐振模块电路结构示意图；
图3是本发明的驱动电路结构示意图；
图4是本发明的存储控制电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
如图1-图4所示，一种双通道跳频滤波器，在导热壳体中设置有108-174MHz、225-400MHz双通道跳频滤波器，包括数字控制电路和射频电路，射频电路包括输入射频开关、输出射频开关、并联的第一通道谐振模块和第二通道谐振模块、PIN二极管谐振电容阵列，每个通道的谐振模块设置两个，每个谐振模块由匹配电容器和谐振电感器组成，两个谐振模块之间通过耦合电感器连接，数字控制电路包括数字开关驱动电路和数字存储控制电路，四个谐振模块分别与所述PIN二极管谐振电容阵列连接，PIN二极管谐振电容阵列依次与数字开关驱动电路和数字存储控制电路电连接。
优选的，上述数字存储控制电路调用存储器中数据，如图2所示，控制数字开关驱动电路输出高低电平，使PIN二极管处于导通或截止状态，从而控制谐振电容是否参与谐振，数字控制部分的电路低压采用+2.7V-+5V供电，高压采用+85V-+100V供电。
如图2所示，在选用PIN二极管时，要考虑其结电容，应尽量选择结电容小的PIN二极管，两个谐振模块采用耦合电感器连接；第一通道或第二通道谐振模块的两个匹配电感器作为经耦合电感器连接的两个谐振电感器的输入、输出端，分别与两个谐振电感器中间抽头输入端、输出端电连接；两个谐振电感器一端与外壳底座电连接，另一端与PIN二极管开关电容阵列电连接组成主谐振电路，耦合电感器设置三个，采用星型连接，其三端分别电连接到输入侧的谐振电感器、输出侧的谐振电感器和外壳底座。PIN二极管开关谐振电容阵列中的谐振电容和旁路电容其容值应比现有频段电容的容值更小，以便能达到本发明所要求的108-174MHz和225-400MHz的两个频段。
优选的，上述射频电路的电路板采用叠层积压方式制作成四层结构，按照从下往上的顺序，其中第一层和第二层采用环氧树脂材料制作，第一层和第二层的介电常数为4.5-4.7，有利于低端频段的扩展，第三层和第四层采用聚四氟乙烯材料制作，第一层和第二层的介电常数大于第三层和第四层的介电常数，第三层和第四层的介电常数为2.5-3.0，有利于频段的扩展。
优选的，上述第一通道匹配电感器采用D-25-0的磁环绕制，其绕线直径为0.5mm-0.6mm和绕线圈数为6.5圈，由于实际制作出来的磁环电感并不是理想电感器（所谓理想电感器是指只具有电感参数而不包含其他任何参数的线圈），线圈各线匝之间存在着分布电容且线圈导线具有分布电阻，在所述频率下，线匝间的电容、集肤效应导致导线电阻增加而造成Q值降低、与线圈长度有关的信号延时等因素都必须予以考虑，为了使线圈能在所述频段下使用，就要尽量减小这些分布参数，线径尺寸就有尽量做到粗一些；第一通道两个谐振电感器采用低损耗铁粉芯磁环绕制，所用磁环型号为D-25-0，其绕线直径为0.27 mm -0.4mm，采用高Q、0805封装、180nH的片式电感实现，第一通道两个谐振电感器共用磁环绕制；第一通道耦合电感器制作时既要考虑与谐振电感器的匹配，又要顾及滤波器的其他指标，例如带宽、带外抑制等，因此采用漆包线绕制，D-12-17的磁环绕制，其线径为0.2 mm -0.3mm和线长为8 mm -15mm以及绕线圈数为2.5圈。
优选的，上述第二通道匹配电感器采用磁环绕制，其绕线直径为0.5mm-0.6mm和绕线圈数为2.5圈；第二通道两个谐振电感器采用低损耗铁粉芯磁环绕制，采用高Q、0805封装、68nH的片式电感实现；第二通道耦合电感器用漆包线绕制，其线径为0.2 mm -0.3mm和线长为8 mm -15mm以及绕线圈数为2.5圈；第二通道的两个谐振电感器共用磁环绕制。
数字开关驱动电路，如图3所示，当D1为高电平时，AP1输出为0V，当D1为低电平时，AP1输出为100V。
存储控制电路，通信机主控板发送频率地址控制码给跳频滤波器接口CON11，调用存储器中的数据。存储器就在IO口D0-D9端输出高低不同电平，控制图2中的数字板开关驱动电路工作在不同的状态，实现跳频开关控制。
本发明中的双通道跳频滤波器，不同于常规的跳频滤波器，为实现所述频率的两个频段，所述射频电路的匹配电感器、谐振电感器、耦合电感器采用上述的制作材料和尺寸，其各个元器件的设计和匹配组合使用，都通过大量的的综合试验安装后，才能具有良好的稳定性和抗杂波干扰能力，双通道的滤波器的3dB带宽大于6MHz，插入损耗低，小于6dB，中心频率±20M相对带外衰减大于16dBc。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种双通道跳频滤波器，其特征在于：包括数字控制电路和射频电路，射频电路包括输入射频开关、输出射频开关、并联的第一通道谐振模块和第二通道谐振模块、PIN二极管谐振电容阵列，每个通道的谐振模块设置两个，每个谐振模块由匹配电容器和谐振电感器组成，两个谐振模块之间通过耦合电感器连接，数字控制电路包括数字开关驱动电路和数字存储控制电路，四个谐振模块分别与所述PIN二极管谐振电容阵列连接，PIN二极管谐振电容阵列依次与数字开关驱动电路和数字存储控制电路电连接。
2.根据权利要求1所述的一种双通道跳频滤波器，其特征在于：射频电路的电路板采用叠层积压方式制作成四层结构，按照从下往上的顺序，其中第一层和第二层采用环氧树脂材料制作，第三层和第四层采用聚四氟乙烯材料制作，第一层和第二层的介电常数大于第三层和第四层的介电常数。
3.根据权利要求1所述的一种双通道跳频滤波器，其特征在于：第一层和第二层的介电常数为4.5-4.7，第三层和第四层的介电常数为2.5-3.0。
4.根据权利要求1所述的一种双通道跳频滤波器，其特征在于：第一通道或第二通道谐振模块的两个匹配电感器作为经耦合电感器连接的两个谐振电感器的输入、输出端，分别与两个谐振电感器中间抽头输入端、输出端电连接；两个谐振电感器一端与外壳底座电连接，另一端与PIN二极管开关电容阵列电连接组成主谐振电路，耦合电感器设置三个，采用星型连接，其三端分别电连接到输入侧的谐振电感器、输出侧的谐振电感器和外壳底座。
5.根据权利要求1所述的一种双通道跳频滤波器，其特征在于：第一通道匹配电感器采用磁环绕制，其绕线直径为0.5mm-0.6mm和绕线圈数为6.5圈。
6.根据权利要求1所述的一种双通道跳频滤波器，其特征在于：第一通道谐振电感器采用高Q、0805封装、180nH的片式电感，采用低损耗铁粉芯磁环绕制，其绕线直径为0.27 mm -0.4mm。
7.根据权利要求1所述的一种双通道跳频滤波器，其特征在于：第一通道耦合电感器用漆包线绕制，其线径为0.2 mm -0.3mm和线长为8 mm -15mm以及绕线圈数为2.5圈。
8.根据权利要求1所述的一种双通道跳频滤波器，其特征在于：第二通道匹配电感器采用磁环绕制，其绕线直径为0.5mm-0.6mm和绕线圈数为2.5圈。
9.根据权利要求1所述的一种双通道跳频滤波器，其特征在于：第二通道两谐振电感器采用高Q、0805封装、180nH的片式电感，采用低损耗铁粉芯磁环绕制。
10.根据权利要求1所述的一种双通道跳频滤波器，其特征在于：所述第二通道耦合电感器用漆包线绕制，其线径为0.2 mm -0.3mm和线长为8 mm -15mm以及绕线圈数为2.5圈。
11.根据权利要求1所述的一种双通道跳频滤波器，其特征在于：所述第一通道和第二通道的两个谐振电感器共用磁环绕制。
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