CN108377138A - 一种带通滤波器及接收机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带通滤波器及接收机。带通滤波器包括至少一个谐振器，其中，谐振器包括：谐振电感；谐振电容，与谐振电感电连接，其中，谐振电容包括谐振电容包括可选谐振电容、固定谐振电容、开关以及变容二极管，其中：开关与可选谐振电容电连接，通过开关的导通和截止来控制可选谐振电容接通和断开，从而实现谐振器的粗调谐；变容二极管与固定谐振电容电连接，通过改变变容二极管的调谐电压来控制变容二极管的电容值，从而实现谐振器的细调谐，因此，发明能够解决带通滤波器调谐带宽不够、带通滤波器的线性度差的问题。

Description

一种带通滤波器及接收机

技术领域

本发明涉及接收机技术领域，尤其是涉及一种带通滤波器及接收机。

背景技术

随着通信系统的发展，通信产品越来越向宽带化、小型化发展，产品的射频带宽变得越来越宽。而对于宽频带接收机来说，随着射频带宽的增加，射频频带选择滤波器的实现难度增大，接收机的抗杂散干扰性能变差。为了解决宽频带接收机的滤波问题，需要采用电调谐带通滤波器。但是目前电调谐带通滤波器也会出现带通滤波器调谐带宽不够、带通滤波器的线性度差的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种带通滤波器及接收机，能够解决带通滤波器调谐带宽不够、带通滤波器的线性度差的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种带通滤波器，带通滤波器包括至少一个谐振器，其中，谐振器包括：谐振电感；谐振电容，与谐振电感电连接，其中，谐振电容包括可选谐振电容、固定谐振电容、开关以及变容二极管，其中：开关与可选谐振电容电连接，通过开关的导通和截止来控制可选谐振电容接通和断开，从而实现谐振器的粗调谐；变容二极管与固定谐振电容电连接，通过改变变容二极管的调谐电压来控制变容二极管的电容值，从而实现谐振器的细调谐。

其中，固定谐振电容与可选谐振电容并联设置，开关与变容二极管分别设置在可选谐振电容与固定谐振电容的并联支路上。

其中，固定谐振电容包括并联的第一固定谐振电容和第二固定谐振电容，其中：变容二极管的负极与第一固定谐振电容的一端电连接，变容二极管的正极接地，第一固定谐振电容的另一端与第二固定谐振电容的一端电连接，第二固定谐振电容的另一端接地。

其中，可选谐振电容的一端电连接第一固定谐振电容与第二固定谐振电容电连接的节点，可选谐振电容的另一端与开关的正极电连接，开关的负极接地。

其中，谐振电感包括并联的第一谐振电感和第二谐振电感，其中，第一谐振电感的一端电连接第一固定谐振电容与第二固定谐振电容电连接的节点，第一谐振电感的另一端与第二谐振电感的一端电连接，第二谐振电感的另一端接地。

其中，带通滤波器还包括限流电阻，限流电阻的一端与变容二极管的负极电连接，限流电阻的另一端接收调谐电压信号，其中调谐电压信号用于调节变容二极管，以达到控制变容二极管的电容值的目的。

其中，带通滤波器还包括扼流电感，扼流电感的一端电连接开关的正极，另一端接收导通电压信号，其中导通电压信号用于控制开关的导通与截止，以达到控制可选谐振电容接通与断开的目的。

其中，带通滤波器还包括磁珠，磁珠的一端电连接限流电阻的另一端，磁珠的另一端接收调谐电压信号。

其中，带通滤波器包括三个谐振器，其中，两个谐振器之间均设置耦合电感进行耦合，整个带通滤波器的输入端与输出端分别设置有匹配电感。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种接收机，该接收机包括前文所述的谐振器。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供一种带通滤波器及接收机，带通滤波器包括至少一个谐振器，其中，谐振器包括谐振电感、谐振电容，其中，谐振电容与谐振电感电连接，其中，谐振电容包括可选谐振电容、固定谐振电容、开关以及变容二极管，其中：开关与可选谐振电容电连接，通过开关的导通和截止来控制可选谐振电容接通和断开，从而实现谐振器的粗调谐；变容二极管与固定谐振电容电连接，通过改变变容二极管的调谐电压来控制变容二极管的电容值，从而实现谐振器的细调谐，因此，将对带通滤波器中的电容的粗调谐和细调谐融合在一起，实现带通滤波器的宽频带和高线性度，由此能够解决带通滤波器调谐带宽不够、带通滤波器的线性度差的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种接收机的结构示意图；

图2是图1所示的接收机中的一种带通滤波器的结构示意图；

图3是图1所示的接收机中的另一种带通滤波器的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种接收机的结构示意图。如图1所示，本实施例的接收机10包括低噪声放大器11、带通滤波器12、数模转换器13(Digital-to-analog converter，DAC)、控制器14、混频器15以及压控振荡器16。

其中，低噪声放大器11的输入端接收一输入信号，并对该输入信号进行放大后输出给带通滤波器12进行滤波。控制器14输出控制信号到数模转换器13，控制数模转换器13的输出引脚PIN_S、TV_filter输出电压，输出引脚PIN_S、TV_filter与带通滤波器12电连接，输出引脚PIN_S、TV_filter输出的电压共同调节带通滤波器12的通带频率，实现带通滤波器12的宽频带调谐。经过带通滤波器12滤波后的信号输出到混频器15，混频器15进一步接收压控振荡器16产生的本振信号，进而对带通滤波器12输出的信号和本振信号进行混频后输出。

本实施例的带通滤波器12可为宽频带的电调带通滤波器，接收机10可为宽频带接收机。

以下将具体介绍带通滤波器12的结构：

请一并参阅图2，图2是本发明实施例提供的一种带通滤波器12的结构示意图。如图2所示，本实施例提供的带通滤波器12包括至少一个谐振器120。本实施例中，谐振器120为一个。谐振器120包括谐振电感L11和谐振电容C11。本实施例的谐振器120可为LC谐振器。

其中，谐振电容C11与谐振电感L11电连接。谐振电容C11包括固定谐振电容C102、可选谐振电容C101、开关K11以及变容二极管K12。

开关K11与可选谐振电容C101电连接，通过开关K11的导通和截止来控制可选谐振电容C101的接通和断开，从而控制可选谐振电容C101是否接入谐振LC网络，最终实现谐振器120的粗调谐。

变容二极管K12与固定谐振电容C102电连接，通过改变变容二极管K12的调谐电压来控制变容二极管K12的电容值，从而控制变容二极管K12与固定谐振电容C102形成的电容值，最后实现谐振器120的细调谐。

可选谐振电容C101与固定谐振电容C102并联设置，开关K11和变容二极管K12分别设置在可选谐振电容C101和固定谐振电容C102的并联支路上。

固定谐振电容C102包括并联的第一固定谐振电容C103和第二固定谐振电容C104，其中第一固定谐振电容C103的一端与变容二极管K12的负极电连接，第一固定谐振电容C103的另一端与第二固定谐振电容C104的一端电连接，第二固定谐振电容C104的另一端接地，变容二极管K12的正极接地。

可选谐振电容C101与开关K11串联设置。可选谐振电容C101的一端电连接第一固定谐振电容C103与第二固定谐振电容C104电连接的节点，可选谐振电容C101的另一端与开关K11的正极电连接，开关K11的负极接地。

谐振电感L11包括并联的第一谐振电感L101和第二谐振电感L102，其中，第一谐振电感L101的一端电连接第一固定谐振电容C103与第二固定谐振电容C104电连接的节点，第一谐振电感L101的另一端与第二谐振电感L102的一端电连接，第二谐振电感L102的另一端接地。

带通滤波器12还包括限流电阻R11，限流电阻R11的一端与变容二极管K12的负极电连接，限流电阻R11的另一端接收调谐电压信号，具体的，限流电阻R11的另一端与数模转换器13的输出引脚TV_filter电连接，以接收输出引脚TV_filter的电压，并以输出引脚TV_filter的电压作为调谐电压信号，其中调谐电压信号用于调节变容二极管K12，以达到改变变容二极管K12的电容值的目的。

带通滤波器12还包括扼流电感L12，扼流电感L12的一端电连接开关K11的正极，另一端接收导通电压信号，具体的，扼流电感L12的另一端与数模转换器13的输出引脚PIN_S电连接，以接收输出引脚PIN_S的电压，并以输出引脚PIN_S的电压作为导通电压信号，其中导通电压信号用于控制开关K11的导通与截止，以达到控制可选谐振电容C101的导通和截止的目的。

带通滤波器12还包括磁珠B11，磁珠B11的一端电连接限流电阻R11的另一端，磁珠B11的另一端接收调谐电压信号。具体的，磁珠B11设置在数模转换器13和限流电阻R11之间，磁珠B11的一端电连接限流电阻R11的另一端，磁珠B11的另一端与数模转换器13的输出引脚TV_filter电连接，以接收输出引脚TV_filter的电压，并以输出引脚TV_filter的电压作为调谐电压信号。

进一步的，带通滤波器12还包括滤波电容C12，滤波电容C12的一端电连接磁珠B11和限流电阻R11的连接节点，滤波电容C12的另一端接地。滤波电容C12用于对调谐电压信号进行滤波。

进一步的，带通滤波器12还包括匹配电感L13和L14，其中匹配电感L13和L14分别设置在带通谐振器120的输入端和输出端。具体而言，匹配电感L13的一端与低噪声放大器11电连接，以接收低噪声放大器11输出的信号，匹配电感L13的另一端电连接第一调谐电感L101和第二调谐电感L102的连接节点。匹配电感L14的一端电连接第一调谐电感L101和第二调谐电感L102的连接节点，匹配电感L14的另一端与混频器15电连接，以输出带通滤波器12的输出信号给混频器15。

由此，可以通过开关K11控制可选谐振电容C101的导通和截止，并通过改变变容二极管K12的调谐电压来控制变容二极管K12的电容值，从而控制变容二极管K12与固定谐振电容C102之间配合后的电容值的大小，最后实现谐振器120的细调谐。也就是说，本实施例把粗调谐和细调谐融合在一起，实现电调带通滤波器12的宽频带和高线性度，很好地解决了宽频带终端接收机的线性度瓶颈问题。而且一个低成本的LC滤波器12能够完成很宽频带的射频滤波，电路简单、占用PCB面积小，大大简化宽频带接收机设计，使产品更加小型化、低成本。

其中，开关K11可为PIN管开关。

请参阅图3，图3是本发明实施例提供的另一种带通滤波器12的结构示意图。如图3所示，本实施例的带通滤波器30包括三个谐振器，三个谐振器并联设置。其中，每个谐振器的结构与图2所示的谐振器120的结构相同。

具体的，带通滤波器30由三个并臂谐振器120、220以及320，两个串臂耦合电感L14和L15，两个输入输出匹配电感L13和L16组成。

耦合电感L14和L15设置在三个谐振器120、220以及320之间进行耦合，匹配电感L13和L16分别设置在三个谐振器120、220以及320形成的带通滤波器30的输入和输出端。具体而言，电感L13和L14分别设置在谐振器120的输入端和输出端，电感L14和L15分别设置在谐振器220的输入端和输出端，电感L15和L16分别设置在谐振器320的输入端和输出端。

谐振器120为前文所述的谐振器。具体的，第一固定谐振电容C103和第二固定谐振电容C104、可选谐振电容C102、开关K11以及变容二极管K12整体构成一个谐振电容，再和第一谐振电感L101和第二L102构成第一个LC谐振器120。同理，第一固定谐振电容C203和第二固定谐振电容C204，可选谐振电容C202、变容二极管K22、开关K21、第一谐振电感L201和第二谐振电感L202构成第二个LC谐振器220。第一固定谐振电容C303和第二固定谐振电容C304、可选谐振电容C302、变容二极管K32、开关K31、第一谐振电感L301和第二谐振电感L302构成第三个LC谐振器320。

控制开关K11、K21和K31导通的导通电压信号PIN_S和调节变容二极管K12、K22以及K32的调谐电压信号TV_filter均来自数模转换器13，通过频率信息，由软件自动给出相应的控制电压值进行控制。数模转换器13的输出引脚PIN_S分别与扼流电感L12、L22和L23的一端电相连，扼流电感L12的另一端与开关K11的正极电相连，开关K11的负极接地；扼流电感L22的另一端与开关K21正极电相连，开关K21的负极接地；扼流电感L32的另一端与开关K31正极电相连，开关K31的负极接地。三个扼流电感L21、L22、L32的作用是射频扼流。数模转换器13的输出引脚TV_filter与磁珠B11的一端相连，磁珠B11的另一端分别与限流电阻R11、R21和R31的一端电相连，限流电阻R11另一端与变容二极管K12的负极电相连，变容二极管K12的正极接地；限流电阻R21另一端与变容二极管K22的负极相连，变容二极管K22的正极接地；限流电阻R31另一端与变容二极管K32的负极相连，变容二极管K32的正极接地。限流电阻R11、R21和R31的作用是限流和阻止射频信号进入引脚TV_filter。

具体工作原理描述如下：在宽带电调谐带通滤波器30的整个调谐带宽内，例如320-475MHz，当处于低频段时，例如320-390MHz，使三个开关K11、K21以及K31导通，进而使可选谐振电容C102、C202以及C302接入谐振LC网络，增大总谐振电容，使带通滤波器30处于低频段。而在整个低频段范围内，通过改变变容二极管K12、K22以及K32的调谐电压，来调节变容二极管K12、K22以及K32的电容值，从而调节变容二极管K12、K22以及K32与其固定谐振电容C101、C201以及C301的匹配电容值，最终调节匹配电容与其可选谐振电容C102、C202以及C302形成的总电容的大小，以实现带通滤波器30的通带在整个低频段范围内自由精细滑动。当处于高频段时，例如390-475MHz，使开关K11、K21以及K31截止，进而使可选谐振电容C102、C202、C302断开，不接入谐振LC网络，减少总谐振电容，使带通滤波器处于高频段，而在整个高频段范围内，通过改变变容二极管K12、K22以及K32的调谐电压来调节变容二极管K12、K22以及K32的电容值，从而调节总电容的大小，实现带通滤波器的通带在整个高频段范围内自由精细滑动。

因此，通过PIN二极管开关控制可选谐振电容的导通和断开以及通过变容二极管开关可变电调谐结合起来，既拓宽带通滤波器的调谐带宽，又实现带通滤波器的高线性度。使带通滤波器在宽频带范围内灵活调谐，且保证电调电压的调谐线性，滤波器的插入损耗和带外抑制在宽频带范围内保持一致。此外，带通滤波器覆盖很宽的射频带宽，电路简单、成本低、占用PCB面积少，有利于产品低成本、小型化，大大简化宽频带接收系统设计。

采用本发明的设计的产品可大大提高射频滤波器的覆盖带宽，当前可应用于155MHz调谐带宽，并可以进一步拓宽覆盖带宽。明显的提高了带通滤波器的线性度，IIP3(Input 3rd order intercept point，输入三阶截断点)提高8-9dB，从而使整个接收机互调指标提高了4-5dB，大大增强了宽频带接收机的抗互调干扰能力。

此外，本发明大大拓宽射频带通滤波器的覆盖带宽的同时，提高了宽频带电调谐带通滤波器的线性度，进而提高宽频带接收机抗互调干扰能力。具体效果如下表1和表2所示，表1是电调谐带通滤波器单体在本发明方案和现有方案中的线性度指标对比，从指标对比看，本发明的带通滤波器比现有技术的IIP3提高了8-9dB。表2是电调谐带通滤波器应用于接收机系统在本发明方案和现有方案中的抗互调干扰指标对比，从指标对比看，本发明方案比现有方案的抗互调干扰指标提高4-5dB，本发明大大提高了宽频带接收机的抗互调干扰能力。

表1带通滤波器的线性度指标对比

表2接收机抗互调指标对比

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种带通滤波器，其特征在于，所述带通滤波器包括至少一个谐振器，其中，所述谐振器包括：

谐振电感；

谐振电容，与所述谐振电感电连接，其中，所述谐振电容包括可选谐振电容、固定谐振电容、开关以及变容二极管，其中：

所述开关与所述可选谐振电容电连接，通过所述开关的导通和截止来控制所述可选谐振电容的接通和断开，从而实现所述谐振器的粗调谐；

所述变容二极管与所述固定谐振电容电连接，通过改变所述变容二极管的调谐电压来控制所述变容二极管的电容值，从而实现所述谐振器的细调谐。

2.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述固定谐振电容与所述可选谐振电容并联设置，所述开关与所述变容二极管分别设置在所述可选谐振电容与所述固定谐振电容的并联支路上。

3.根据权利要求2所述的带通滤波器，其特征在于，所述固定谐振电容包括并联的第一固定谐振电容和第二固定谐振电容，其中：

所述变容二极管的负极与所述第一固定谐振电容的一端电连接，所述变容二极管的正极接地，所述第一固定谐振电容的另一端与所述第二固定谐振电容的一端电连接，所述第二固定谐振电容的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的带通滤波器，其特征在于，所述可选谐振电容的一端电连接所述第一固定谐振电容与所述第二固定谐振电容电连接的节点，所述可选谐振电容的另一端与所述开关的正极电连接，所述开关的负极接地。

5.根据权利要求3所述的带通滤波器，其特征在于，所述谐振电感包括并联的第一谐振电感和第二谐振电感，其中，所述第一谐振电感的一端电连接所述第一固定谐振电容与所述第二固定谐振电容电连接的节点，所述第一谐振电感的另一端与所述第二谐振电感的一端电连接，所述第二谐振电感的另一端接地。

6.根据权利要求3所述的带通滤波器，其特征在于，所述带通滤波器还包括限流电阻，所述限流电阻的一端与所述变容二极管的负极电连接，所述限流电阻的另一端接收调谐电压信号，其中所述调谐电压信号用于调节所述变容二极管，以达到控制所述变容二极管的电容值的目的。

7.根据权利要求3所述的带通滤波器，其特征在于，所述带通滤波器还包括扼流电感，所述扼流电感的一端电连接所述开关的正极，另一端接收导通电压信号，其中所述导通电压信号用于控制所述开关的导通与截止，以达到控制所述可选谐振电容的接通和断开的目的。

8.根据权利要求6所述的带通滤波器，其特征在于，所述带通滤波器还包括磁珠，所述磁珠的一端电连接所述限流电阻的另一端，所述磁珠的另一端接收所述调谐电压信号。

9.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述带通滤波器包括三个谐振器，其中，两个所述谐振器之间设置耦合电感进行耦合，整个带通滤波器的输入端与输出端分别设置有匹配电感。

10.一种接收机，其特征在于，所述接收机包括如权利要求1-9任一项所述的带通滤波器。