CN111835308B - 一种数控电调滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种数控电调滤波器，包括数控电路和滤波电路，所述数控电路包括单片机和运算放大器，所述滤波电路包括多个变容二极管和电感，所述电感为贴片电感，所述单片机的管芯与所述运算放大器的管芯封装于同一芯片内，多个所述变容二极管的管芯封装于一体。本发明的单片机的管芯与运算放大器的管芯封装于同一芯片内，减小了单片机与运算放大器占用的空间；多个变容二极管的管芯封装于一体，省略了其他变容二极管的管脚；电感采用了贴片电感，减小了电感占据的空间，还可以解决绕线线圈安装不便导致的调试周期长的问题，提高了生产效率。

Description

一种数控电调滤波器

技术领域

本发明涉及电调滤波器技术领域，尤其涉及一种数控电调滤波器。

背景技术

现代射频系统带宽越来越宽，支持的频段也是越来越多，这一趋势导致人们对射频前端的电调预选滤波器的技术要求也是越来越高。随着电子产品便携式、低功耗以及多功能的需要，高集成度的射频前端电路要求滤波器具有尺寸小、频率覆盖广、接收灵敏度高、可调节通带频率、快速转换通带频率以及较好的带外抑制等特点。因此，与其相关的产品和射频电路设计便成为目前发展的趋势。随着通信事业的飞速发展，射频前端电路的集成度越来越高，可调节性要求日益增加，低成本、低功耗、小型化、重量轻等设计要求越来越苛刻。

数控电调滤波器一般包括单片机、运放、变容二极管和线圈，当前的实现方式是单片机、运放、变容二极管和线圈都是分立器件，分散布局，线圈采用绕线线圈，绕线线圈的尺寸大且安装不便，导致滤波器板子整体尺寸大，故板子尺寸很难降低，难以实现数控电调滤波器的小型化。

发明内容

有鉴于此本发明提出了一种数控电调滤波器，以解决传统数控电调滤波器采用分立元件和绕线线圈导致体积大的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种数控电调滤波器，包括数控电路和滤波电路，所述数控电路包括单片机和运算放大器，所述滤波电路包括多个变容二极管和电感，所述电感为贴片电感，所述单片机的管芯与所述运算放大器的管芯封装于同一芯片内，多个所述变容二极管的管芯封装于一体。

可选的，所述滤波电路包括电容C1～C4、电感L1～L6及变容二极管芯片D1～D2，电感L2和电感L3为一抽头电感的两部分，电感L4和电感L5为另一抽头电感的两部分，变容二极管芯片D1和D2内均集成有多个并联变容二极管；

输入射频信号经串联的电容C1与电感L1达到电感L2与电感L3之间的电感抽头，电感L2的自由端依次经变容二极管芯片D1的正极、变容二极管芯片D1的负极、电容C2连接电感L3的自由端，电容C2与电感L3的公共端接地，所述单片机经所述运算放大器连接变容二极管芯片D1负极与电容C2的公共端；

电感L4与电感L5之间的电感抽头依次经电感L6、电容C4输出射频信号，电感L4的自由端依次经变容二极管芯片D2的正极、变容二极管芯片D2的负极、电容C3连接电感L5的自由端，电容C3与电感L5的公共端接地，所述单片机经所述运算放大器连接变容二极管芯片D2负极与电容C3的公共端。

可选的，所述滤波电路还包括电感L7，电容C2与电感L3的公共端、电容C3与电感L5的公共端均经电感L7接地。

可选的，所述滤波电路还包括电感L8，电感L2与变容二极管芯片D1正极的公共端经电感L8连接电感L4与变容二极管芯片D2正极的公共端。

可选的，所述滤波电路还包括电感L9和电感L10，电感L2与变容二极管芯片D1正极的公共端依次经电感L8、电感L9连接电感L4与变容二极管芯片D2正极的公共端，电感L8与电感L9的公共端经电感L10接地。

可选的，所述滤波电路还包括电感L11和电感L12，电感L2的自由端经电感L11连接变容二极管芯片D1的正极，电感L4的自由端经电感L12连接变容二极管芯片D2的正极，电感L2与电感L11的公共端依次经电感L8、电感L9连接电感L4与电感L12的公共端。

本发明的数控电调滤波器相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本发明的单片机的管芯与运算放大器的管芯封装于同一芯片内，数控电路可以通过一颗芯片来实现，这样单片机与运算放大器共用了底座、填充物以及外壳，减小了单片机与运算放大器占用的空间，且单片机与运算放大器直接连接，无需引出单片机与运放进行连接的管脚，省略了传统分立单片机与运算放大器之间管脚占据的空间；多个变容二极管的管芯封装于一体，多个变容二极管共用了底座、填充物以及外壳，减小了多个变容二极管占用的空间，且多个变容二极管只需引出相当于一个变容二极管具有的管脚，省略了其他变容二极管的管脚；电感采用了贴片电感，减小了电感占据的空间，还可以解决绕线线圈安装不便导致的调试周期长的问题，提高了生产效率；

(2)通过电感L7改变滤波电路中两侧并联谐振电路的调谐频率，弥补因变容二极管封装于一体带来的器件插损；

(3)通过电感L11、L12，同时利用抽头电感的部分电感，使得电容C2与电感L11、电容C3与电感L12同时在2f频点发送串联谐振，形成衰减极点,，电容C2与电感L11-L2-L3、电容C3与电感L12-L4-L5同时在f频点发送并联谐振，形成传输零点，可以有效抑制T型耦合网络引入的三次谐波对滤波器的干扰，提高射频输出信号的质量。

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为传统数控电调滤波器的结构示意图；

图2为本发明的数控电调滤波器的结构示意图；

图3为本发明的滤波电路的电路图；

图4为本发明的滤波电路的另一电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，本发明的数控电调滤波器包括数控电路和滤波电路，所述数控电路包括单片机和运算放大器，所述滤波电路包括多个变容二极管和电感，所述电感为贴片电感，所述单片机的管芯与所述运算放大器的管芯封装于同一芯片内，多个所述变容二极管的管芯封装于一体。

如图1所示为传统数控电调滤波器的结构示意图，单片机作为一单独芯片，运放作为一单独芯片，每个变容二极管作为一分立元件，线圈采用了绕线线圈。对于每一个分立元件，其封装均需安装底座、绝缘填充物、外壳以及管脚，这样导致传统数控电调滤波器中，单片机安装底座、绝缘填充物、外壳以及管脚，运放安装底座、绝缘填充物、外壳以及管脚，每个变容二极管安装底座、绝缘填充物、外壳以及管脚，过多的封装结构、元件管脚长度对空间的占用、绕线线圈尺寸大且安装不便导致传统数控电调滤波器的尺寸难以减小。

本实施例中，单片机的管芯与运算放大器的管芯封装于同一芯片内，数控电路可以通过一颗芯片来实现，这样单片机与运算放大器共用了底座、填充物以及外壳，减小了单片机与运算放大器占用的空间，且单片机与运算放大器直接连接，无需引出单片机与运放进行连接的管脚，省略了传统分立单片机与运算放大器之间管脚占据的空间；其次，多个变容二极管的管芯封装于一体，多个变容二极管共用了底座、填充物以及外壳，减小了多个变容二极管占用的空间，且多个变容二极管只需引出相当于一个变容二极管具有的管脚，省略了其他变容二极管的管脚；其次，电感采用了贴片电感，减小了电感占据的空间，还可以解决绕线线圈安装不便导致的调试周期长的问题，提高了生产效率。

如图3所示，本实施例中的滤波电路包括电容C1～C4、电感L1～L6及变容二极管芯片D1～D2，电感L2和电感L3为一抽头电感的两部分，电感L4和电感L5为另一抽头电感的两部分，变容二极管芯片D1和D2内均集成有多个并联变容二极管。输入射频信号经串联的电容C1与电感L1达到电感L2与电感L3之间的电感抽头，电感L2的自由端依次经变容二极管芯片D1的正极、变容二极管芯片D1的负极、电容C2连接电感L3的自由端，电容C2与电感L3的公共端接地，所述单片机经所述运算放大器连接变容二极管芯片D1负极与电容C2的公共端。电感L4与电感L5之间的电感抽头依次经电感L6、电容C4输出射频信号，电感L4的自由端依次经变容二极管芯片D2的正极、变容二极管芯片D2的负极、电容C3连接电感L5的自由端，电容C3与电感L5的公共端接地，所述单片机经所述运算放大器连接变容二极管芯片D2负极与电容C3的公共端。

本实施例中，电容C1～C2、电感L1～L3以及变容二极管芯片D1这一侧电路构成输入端的谐振电路，电容C3～C4、电感L4～L6以及变容二极管芯片D2这一侧电路构成输出端的谐振电路，两侧的谐振电路完全对称，共同构成本实施的双谐振滤波电路。电容C1和电容C4用于隔绝直流信号。电感L1和电感L6用于调节阻抗匹配。电感L2和电感L3为一抽头电感，电感L4和电感L5为一抽头电感。变容二极管芯片D1的结电容与电容C2串联，然后与抽头电感并联构成一LC并联谐振电路，变容二极管芯片D2的结电容与电容C3串联，然后与抽头电感并联构成一LC并联谐振电路，单片机通过运放输出正极性的直流电压加载到变容二极管芯片D1、D2的负极，通过改变变容二极管的反向偏置电压来改变变容管的电容值，从而改变滤波器的谐振频率,得到不同中心频率的滤波器。由于LC并联谐振回路谐振时谐振电阻很大，电感抽头的变化可使输入信号电路与高阻的谐振电路进行阻抗匹配。

本实施例中，在数控电调滤波器的小型化过程中，集成的变容二极管带来了滤波器插损的增大，当电容C2与电感L3的公共端、电容C3与电感L5的公共端均接地时，两侧的谐振电路无法改变调谐频率，无法弥补因变容二极管封装于一体带来的器件插损。进一步的，本实施例优选滤波电路还包括电感L7，电容C2与电感L3的公共端、电容C3与电感L5的公共端均经电感L7接地。这里相当于用电感L7接地取代直接接地，可通过电感L7改变两侧并联谐振电路的调谐频率，弥补因变容二极管封装于一体带来的器件插损。

本实施例中，在使用电感L7改变两侧并联谐振电路的调谐频率时发现，调谐频率的改变会影响电路的谐振特性，使得滤波器的中心频率带宽逐渐固化，无法有效调节滤波器的中心频率带宽。从而本实施例进一步优先滤波电路还包括电感L8，电感L2与变容二极管芯片D1正极的公共端经电感L8连接电感L4与变容二极管芯片D2正极的公共端。这里相当于在两侧谐振电路之间加入了耦合电感，可有效调节滤波器的中心频率带宽。这里还可用电容进行耦合，但电感耦合的效果优于电容，电感耦合能使两个谐振回路在整个工作频段内都较好的保持临界耦合状态，滤波器具有更好的谐振特性。

本实施例中，滤波电路还包括电感L9和电感L10，电感L2与变容二极管芯片D1正极的公共端依次经电感L8、电感L9连接电感L4与变容二极管芯片D2正极的公共端，电感L8与电感L9的公共端经电感L10接地。电感L8～L10构成了T型耦合网络，相对于单个电感耦合而言有更多的可调节量和更小的耦合电感，效果更好，这样可增强调节滤波器中心频率带宽的自由度。

本实施例中，在用T型耦合网络进行滤波器中心频率带宽的调节时，由于电感的引入，电路谐振频率的改变，电路中三次谐波的峰值增大，降低了射频信号输出的质量。从而本实施例进一步优选滤波电路还包括电感L11和电感L12，电感L2的自由端经电感L11连接变容二极管芯片D1的正极，电感L4的自由端经电感L12连接变容二极管芯片D2的正极，电感L2与电感L11的公共端依次经电感L8、电感L9连接电感L4与电感L12的公共端。这里相当于将接在电感L2、变容二极管芯片D1的公共端与电感L4、变容二极管芯片D2的公共端之间的耦合网络，变为接在电感L2、电感L11的公共端与电感L4、电感L12的公共端之间。本实施例通过改变元件的参数，同时利用抽头电感的部分电感，使得电容C2与电感L11、电容C3与电感L12同时在2f频点发送串联谐振，形成衰减极点；电容C2与电感L11-L2-L3、电容C3与电感L12-L4-L5同时在f频点发送并联谐振，形成传输零点，构成对三次谐波的传输零点，可以有效抑制T型耦合网络引入的三次谐波对滤波器的干扰，提高射频输出信号的质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，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 (5)

1.一种数控电调滤波器，包括数控电路和滤波电路，所述数控电路包括单片机和运算放大器，所述滤波电路包括多个变容二极管和电感，其特征在于，所述电感为贴片电感，所述单片机的管芯与所述运算放大器的管芯封装于同一芯片内，多个所述变容二极管的管芯封装于一体；

所述滤波电路包括电容C1～C4、电感L1～L6及变容二极管芯片D1～D2，电感L2和电感L3为一抽头电感的两部分，电感L4和电感L5为另一抽头电感的两部分，变容二极管芯片D1和D2内均集成有多个并联变容二极管；

输入射频信号经串联的电容C1与电感L1达到电感L2与电感L3之间的电感抽头，电感L2的自由端依次经变容二极管芯片D1的正极、变容二极管芯片D1的负极、电容C2连接电感L3的自由端，电容C2与电感L3的公共端接地，所述单片机经所述运算放大器连接变容二极管芯片D1负极与电容C2的公共端；

电感L4与电感L5之间的电感抽头依次经电感L6、电容C4输出射频信号，电感L4的自由端依次经变容二极管芯片D2的正极、变容二极管芯片D2的负极、电容C3连接电感L5的自由端，电容C3与电感L5的公共端接地，所述单片机经所述运算放大器连接变容二极管芯片D2负极与电容C3的公共端。

2.如权利要求1所述的数控电调滤波器，其特征在于，所述滤波电路还包括电感L7，电容C2与电感L3的公共端、电容C3与电感L5的公共端均经电感L7接地。

3.如权利要求2所述的数控电调滤波器，其特征在于，所述滤波电路还包括电感L8，电感L2与变容二极管芯片D1正极的公共端经电感L8连接电感L4与变容二极管芯片D2正极的公共端。

4.如权利要求3所述的数控电调滤波器，其特征在于，所述滤波电路还包括电感L9和电感L10，电感L2与变容二极管芯片D1正极的公共端依次经电感L8、电感L9连接电感L4与变容二极管芯片D2正极的公共端，电感L8与电感L9的公共端经电感L10接地。

5.如权利要求4所述的数控电调滤波器，其特征在于，所述滤波电路还包括电感L11和电感L12，电感L2的自由端经电感L11连接变容二极管芯片D1的正极，电感L4的自由端经电感L12连接变容二极管芯片D2的正极，电感L2与电感L11的公共端依次经电感L8、电感L9连接电感L4与电感L12的公共端。