CN108134587A - 滤波频宽控制装置及包含该控制装置的缆线数据机 - Google Patents

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Abstract

本发明实施方式提供一种滤波频宽控制装置，包括：第一端口，用以输入或者输出电磁波信号，至少一个滤波器模块与所述第一端口电连接，至少一个开关模块与所述至少一个滤波器模块电连接，至少一个选通模块与所述至少一个开关模块电连接；及控制模块，分别电连接于所述至少一个滤波器模块和/或至少一个选通模块。本发明滤波频宽控制装置藉由控制器接口来控制各开关的导通状态进而使得滤波器中的电容悬空/接地，实现滤波器不同频宽的切换，且藉由译码器来实现最少的控制器接口输出复数控制指令，达到了小型化、高可靠性、低成本的目的。

Description

滤波频宽控制装置及包含该控制装置的缆线数据机
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种应用于通信领域中的滤波频宽控制装置。
背景技术
缆线数据机(Cable Modem)电缆数据服务接口规范(Data Over Cable ServiceInterface Specifications，Docsis)3.1已经于2014年3月20日公告,其中定义上行带宽为5-204MHz,而且向下兼容5-42、5-65、5-85及5-117MHz,也定义下行带宽为258-1218MHz,而将258-1794MHz、108-1218MHz列成可选。符合D3.1(Docsis 3.1)之缆线数据机须向下兼容D3.0、D2.0、D1.1及D1.0。此时如何设计出能符合D3.1规范之双工滤波器,又能向下兼容,成为未来D3.1的硬件设计重点。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种滤波频宽控制装置，以满足通信技术的要求，从而优化通信产品的设计。
本发明实施方式提供一种滤波频宽控制装置，包括：
第一端口，用以输入或者输出电磁波信号；
至少一个滤波器模块与所述第一端口电连接；
至少一个开关模块与所述至少一个滤波器模块电连接；
至少一个选通模块与所述至少一个开关模块电连接；及
控制模块，分别电连接于所述至少一个滤波器模块和/或至少一个选通模块。
所述至少一个滤波器模块包括第一滤波器模块。
所述第一滤波器模块包括第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器及第四滤波器，所述第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器及第四滤波器依次电连接。
所述第一滤波器为第一高通滤波器，所述第二滤波器为第二高通滤波器，所述第三滤波器为第一低通滤波器，所述第四滤波器为第二低通滤波器。
所述第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器及第四滤波器为LC震荡滤波器。
所述至少一个开关模块包括第一开关模块。
所述第一开关模块包括第一开关、第二开关、第三开关及第四开关，所述第一开关、第二开关、第三开关及第四开关分别电连接于所述第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器及第四滤波器。
所述第一开关模块包括N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(NFET)。
所述至少一个选通模块包括第一选通模块。
所述第一选通模块包括译码器。
所述至少一个滤波器模块还包括第二滤波器模块，所述第二滤波器模块包括第五滤波器、第六滤波器、第七滤波器及第八滤波器。
所述第五滤波器、第六滤波器、第七滤波器及第八滤波器皆为LC震荡滤波器。
所述至少一个开关模块还包括第二开关模块，所述第二开关模块包括第五开关、第六开关、第七开关及第八开关。
所述第二开关模块包括N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(NFET)。
所述至少一个选通模块还包括第二选通模块。
所述第二选通模块为译码器。
本发明实施方式还提供一种缆线数据机，包括：
如上所述的滤波频段控制装置，用以在所述缆线数据机中实现两种以上频宽的滤波切换，从而使得所述缆线数据机能够支持多种滤波规格。
本发明滤波频宽控制装置藉由控制器接口来控制各开关的导通状态进而使得滤波器中的电容悬空/接地，实现滤波器不同频宽的切换，且藉由译码器来实现最少的控制器接口输出复数控制指令，达到了小型化、高可靠性、低成本的目的
附图说明
图1为本发明滤波频宽控制装置一实施方式的模块示意图。
图2-图3为本发明滤波频宽控制装置中滤波器模块一实施方式的电路结构示意图。
图4-图5为本发明滤波频宽控制装置一实施方式的S21参数仿真示意图。
图6为本发明滤波频宽控制装置又一实施方式的模块示意图。
图7为本发明滤波频宽控制装置再一实施方式的模块示意图。
图8为包括本发明滤波频宽控制装置的缆线数据机的示意图。
主要元件符号说明
缆线数据机 10
滤波频宽控制装置 110-140
第一滤波器-第四滤波器 1110-1113
第五滤波器-第八滤波器 1130-1133
第一开关-第四开关 1120-1123
第五开关-第八开关 1140-1143
第一开关模块 1125
第二开关模块 1145
第一选通模块 115
第二选通模块 116
控制模块 117
第一端口 P
电感 LO-L4
电容 C0-C8
端口 P1-P2
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下实施方式的具体参数只为更好地说明本发明，但不应以具体数值限制本发明权利要求的范围。
请参阅图1，图1为本发明滤波频宽控制装置110一实施方式的结构示意图。
如图1所示，在本实施方式中，滤波频宽控制装置110包括第一端口P、第一滤波器1110、第二滤波器1111、第三滤波器1112、第四滤波器1113、第一开关1120、第二开关1121、第三开关1122、第四开关1123、第一选通模块115及控制模块117。在下行链路中，第一端口P用于接收外界的电磁波讯号输入到滤波频宽控制装置110进行滤波处理，而在上行链路中，第一端口P用于将经过滤波频宽控制装置110滤波处理后的信号输出。第一滤波器1110电连接于第一端口P，第二滤波器1111电连接于第一滤波器1110，第三滤波器电连接于第二滤波器1112，第四滤波器1113电连接于第三滤波器1113。第一开关1120、第二开关1121、第三开关1122及第四开关1123分别电连接于第一滤波器1110、第二滤波器1111、第三滤波器1112及第四滤波器1113。第一选通模块115具有多个接口，各个接口分别电连接于第一开关1120、第二开关1121、第三开关1122及第四开关1123。控制模块117分别电连接于第一选通模块115及第四滤波器1113。在本实施方式中，各个部件的个数、种类等都是可选的，举例而言，当滤波频宽控制装置110运用在缆线数据机中，第一滤波器1110可为108MHz高通滤波器，第二滤波器1111可为258MHz高通滤波器，第三滤波器1112可为1218MHz低通滤波器，第四滤波器1113可为1794MHz低通滤波器，所选滤波器组成滤波器模块，第一开关1120、第二开关1121、第三开关1122及第四开关1123可为二极管、三极管、继电器、晶体管等任一种或由他们组合的开关模块，在本实施方式中，各开关包括N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(NFET)，各NFET源极可接地(图中未示出)。为了节约控制模块117的接口资源，第一选通模块可为译码器，例如可为2-4译码器。当然，控制器也可以直接连接于各个开关以对各滤波器进行选通控制。在本实施方式中，因为选择的滤波器模块中滤波器的数目为4个，所以选择了2-4译码器，当然，熟悉技术的人员可以任意选择滤波器的数目，也可以根据滤波器的数目适应性的选择1-2译码器、3-8译码器等，显然，通过选择译码器来接收控制器117的信号控制开关的状态可以精简设计，减少控制器117接口的使用，例如，若不选择译码器，通过控制器117控制4个开关的状态需要4个接口，若选择2-4译码器，则只需要2各接口。控制器117可为中央处理器(CPU)、微控制器、DSP及其他可实现控制功能的芯片。且，滤波器模块在设计时采用不同的滤波器其连接方式也并非固定，例如，若选择多个独立的滤波器，则可以以并联方式连接；而若选择多阶滤波器设置使能端，则可以选择串接，比如多阶LC谐振器。以下将具体描述。
请一并参阅图2-图5。
图2-图3为本发明滤波频宽控制装置中滤波器模块一实施方式的电路结构示意图，在本实施方式中，滤波器模块可为多个电感及电容组合形成的4阶LC振荡电路，包括端口P1及端口P2，电感L0-L4，电容C0-C8。当滤波频宽控制装置110运用在缆线数据机之上行链路中，第一滤波器1110可为42MHz低通滤波器，第二滤波器1111可为65MHz低通滤波器，第三滤波器1112可为85MHz低通滤波器，第四滤波器1113可为117MHz低通滤波器。图2为控制器117控制第一选通模块115导通第一开关1120、第二开关1121、第三开关1122及第四开关1123使得第一滤波器1110、第二滤波器1111、第三滤波器1112及第四滤波器1113通过接地电容C5-C8接地。图4示出了该种情况下滤波频宽控制装置110的S21仿真图，从图4可以看出，当电容C5-C8都接地，滤波频宽控制装置为85MHz低通滤波器。图3为控制器117控制第一选通模块115导通第一开关1120和第二开关1121，闭合第三开关1122及第四开关1123使得第一滤波器1110和第二滤波器1111通过电容C5、C6接地，而使得第三滤波器1112及第四滤波器1113悬空，图5示出了该种情况下滤波频宽控制装置110的S21仿真图，从图5可以看出，当电容C5、C6接地，而C7、C8悬空时，滤波频宽控制装置110为42MHz低通滤波器。应该明白，在图2及图4中各开关因为导通或者断开使各滤波器接地或者悬空，可以理解为各滤波器通过各接地电容接地或者悬空，各开关在图2及图4中未示出并不表示不存在，而是为了简洁而略去不表。当然，以上实施例以85MHz、42MHz LC震荡滤波器为例进行说明是为了更好的说明本发明，而并非用于限制本发明，通过控制器117可以选通不同的开关从而选择不同的滤波器；也可以增加LC震荡滤波器的阶数，调节多阶LC震荡滤波器的参数以获得其他频段的滤波器；滤波器的种类也不限于LC震荡滤波器，这里不再穷举。
图6为本发明滤波频宽控制装置120又一实施方式示意图。
如图6所示，本实施方式之滤波频宽控制装置120相对于图1中实施方式增加了一条链路，以实现滤波频宽控制装置120之双工特性，包括第五滤波器1130、第六滤波器1131、第七滤波器1132及第八滤波器1133，第五开关1140、第六开关1141、第七开关1142及第八开关1143，第二选通模块116。第五滤波器1130电连接于第一端口P，第六滤波器1131电连接于第五滤波器1130，第七滤波器1132电连接于第六滤波器1131，第八滤波器1133电连接于第七滤波器1132。第五开关1140、第六开关1141、第七开关1142及第八开关1143分别电连接于第五滤波器1130、第六滤波器1131、第七滤波器1132及第八滤波器1133。第二选通模块116分别电连接于第五开关1140、第六开关1141、第七开关1142及第八开关1143。控制模块117与地八滤波器1133及第二选通模块116分别连接。本实施方式之滤波频宽控制装置各组件的选择可以参照前述图1之实施方式，这里不再赘述。在缆线数据机及其他通信装置中，信号的传递一般分为上行链路或者下行链路，在上行链路、下行链路中，滤波器的选择具有不同的特性。如图6所示，当本发明滤波频宽控制装置120应用于通信装置中时，可包括上行链路滤波器模块及下行链路滤波器模块。举例而言，在上行链路中，第一滤波器1110可为108MHz高通滤波器，第二滤波器1111可为258MHz高通滤波器，第三滤波器1112可为1218MHz低通滤波器，第四滤波器1113可为1794MHz低通滤波器。在下行链路中，第五滤波器1130可为42MHz低通滤波器，第六滤波器1131可为65MHz低通滤波器，第七滤波器1132可为85MHz低通滤波器，第八滤波器1133可为117MHz低通滤波器。控制器117发出控制信号后，第一选通模块115及第二选通模块116解析该控制信号后发出解析后的控制信号控制各开关的状态从而选择上行链路及下行链路的滤波器，达到控制滤波频宽的目的。当然，熟悉技术的人员还可以增加新的链路，改变滤波器的种类等等，基于本发明所作出的改动、变更都在本发明的精神之内。
图7为本发明滤波频宽控制装置130再一实施方式的示意图。
如图7所示，相对于图6所述滤波频宽控制装置130之实施方式而言，本实施方式特点在于将第一开关1120、第二开关1121、第三开关1122及第四开关1123集成为第一开关模块1125，将第五开关1140、第六开关1141、第七开关1142及第八开关1143集成为第二开关模块1145。第一开关模块1125及第二开关模块1145为多选开关，可以由二极管、三极管、继电器、晶体管等任一种或者他们的组合组成，也可以是其他可以实现开关功能的模块。本实施方式其他部件的描述请参考之前的描述，在此不再赘述。
图8为包括本发明滤波频宽控制装置140的一种缆线数据机，滤波频宽控制装置110可在所述缆线数据机中实现两种以上频宽的滤波切换，从而使得所述缆线数据机能够支持多种滤波规格。所述滤波频宽控制装置140可为所述滤波频宽控制装置110，滤波频宽控制装置120，滤波频宽控制装置130及他们的变形、改变中任意一种。
由于上述技术方案的选择，本发明的有益效果是明显的：
本发明滤波频宽控制装置藉由控制器接口来控制各开关的导通状态进而使得滤波器中的电容悬空/接地，实现滤波器不同频宽的切换，且藉由译码器来实现最少的控制器接口输出复数控制指令，达到了小型化、高可靠性、低成本的目的，因此，本案具有有益的效果。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (17)

1.一种滤波频宽控制装置，其特征在于，包括：
第一端口，用以输入或者输出电磁波信号；
至少一个滤波器模块与所述第一端口电连接；
至少一个开关模块与所述至少一个滤波器模块电连接；
至少一个选通模块与所述至少一个开关模块电连接；及
控制模块，分别电连接于所述至少一个滤波器模块和/或至少一个选通模块。
2.如权利要求1所述的滤波频宽控制装置，其特征在于，所述至少一个滤波器模块包括第一滤波器模块。
3.如权利要求2所述的滤波频宽控制装置，其特征在于，所述第一滤波器模块包括第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器及第四滤波器，所述第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器及第四滤波器依次电连接。
4.如权利要求3所述的滤波频宽控制装置，其特征在于，所述第一滤波器为第一高通滤波器，所述第二滤波器为第二高通滤波器，所述第三滤波器为第一低通滤波器，所述第四滤波器为第二低通滤波器。
5.如权利要求4所述的滤波频宽控制装置，其特征在于，所述第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器及第四滤波器为LC震荡滤波器。
6.如权利要求3所述的滤波频宽控制装置，其特征在于，所述至少一个开关模块包括第一开关模块。
7.如权利要求6所述的滤波频宽控制装置，其特征在于，所述第一开关模块包括第一开关、第二开关、第三开关及第四开关，所述第一开关、第二开关、第三开关及第四开关分别电连接于所述第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器及第四滤波器。
8.如权利要求7所述的滤波频宽控制装置，其特征在于，所述第一开关模块包括N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管。
9.如权利要求6所述的滤波频宽控制装置，其特征在于，所述至少一个选通模块包括第一选通模块。
10.如权利要求9所述的滤波频宽控制装置，其特征在于，所述第一选通模块包括译码器。
11.如权利要求9所述的滤波频宽控制装置，其特征在于，所述至少一个滤波器模块还包括第二滤波器模块，所述第二滤波器模块包括第五滤波器、第六滤波器、第七滤波器及第八滤波器。
12.如权利要求11所述的滤波频宽控制装置，其特征在于，所述第五滤波器、第六滤波器、第七滤波器及第八滤波器皆为LC震荡滤波器。
13.如权利要求11所述的滤波频宽控制装置，其特征在于，所述至少一个开关模块还包括第二开关模块，所述第二开关模块包括第五开关、第六开关、第七开关及第八开关。
14.如权利要求13所述的滤波频宽控制装置，其特征自傲与，所述第二开关模块包括N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管。
15.如权利要求13所述的滤波频宽控制装置，其特征在于，所述至少一个选通模块还包括第二选通模块。
16.如权利要求15所述的滤波频宽控制装置，其特征在于，所述第二选通模块为译码器。
17.一种缆线数据机，其特征在于，包括：
如权利要求1-16任一项所述的滤波频段控制装置，用以在所述缆线数据机中实现两种以上频宽的滤波切换，从而使得所述缆线数据机能够支持多种滤波规格。
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