CN112003586A - 一种四合一共址滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种四合一共址滤波器，通过在腔体中设置第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔，每个谐振腔分别对应30MHz～90MHz、90MHz～225MHz、225MHz～512MHz以及512MHz～678MHz频带，可以实现30MHz～678MHz的短波全波段要求，使得共址滤波器覆盖的频率范围宽；通过将第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔设置为矩形谐振腔，第四谐振腔设置为直角梯形谐振腔，可以提高射频信号辐射功率；通过在第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔中设置十组开关二极管电路切换谐振电容实现跳频，在第四谐振腔中设置八组开关二极管电路切换谐振电容实现跳频，可以实现快速跳频。
Description
技术领域
本发明涉及无线电通信技术领域，尤其涉及一种四合一共址滤波器。
背景技术
随着现代通讯系统的快速发展，无线电通信技术在各领域的应用也日益广泛。射频前后端作为通信机收发的重要组成部分，主要功能是在接收时将接收到高频信号进行筛选；在发射时可以有效滤除无用的发射杂波频率，并防止其它发射机的无线干扰信号进入本发射机。随着用户需求的提升，无线电通讯系统对滤波器性能要求也越来越高，除了要求滤波器具有选择性高、通带内时延和幅度一致、滤波器的温度稳定性高和功率容量大外，还严格要求滤波器外型小、重量轻、功耗低。因此，为解决上述问题，本发明提供一种四合一共址滤波器，在体积减少一半的情况下，还可以保持同样的功率容量以及低损耗。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种四合一共址滤波器，在体积减少一半的情况下，还可以保持同样的功率容量以及低损耗。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种四合一共址滤波器，包括：
腔体，其内部设置有第一容置空间和第二容置空间；
第一容置空间，设置有射频输入口和射频输出口；
第二容置空间，设置有第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔，第一谐振腔、第二谐振腔、三谐振腔和第四谐振腔分别对应四段频率范围不同的频带；
第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔内均设置有第一数字板和模拟板；
模拟板上设置有结构相同并且相互并联的开关二极管电路；
第一数字板上设置有高压驱动电路；所述高压驱动电路产生用于控制开关二极管电路接通与断开的驱动信号。
在以上技术方案的基础上，优选的，第一谐振腔、第二谐振腔和第三谐振腔均为矩形谐振腔，第四谐振腔为直角梯形谐振腔。
在以上技术方案的基础上，优选的，四个谐振腔由三个可拆卸的隔板分隔成。
在以上技术方案的基础上，优选的，第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔对应的频带分别是30MHz～90MHz、90MHz～225MHz、225MHz～512MHz以及512MHz～678MHz。
在以上技术方案的基础上，优选的，第一谐振腔、第二谐振腔和第三谐振腔中开关二极管电路包括十组并联的开关二极管电路；
第四谐振腔中开关二极管电路包括八组并联的开关二极管电路。
在以上技术方案的基础上，优选的，开关二极管电路包括：旁路电容C20、旁路电容C23、扼流圈L10、扼流圈L16、PIN二极管D9和PIN二极管D10；
PIN二极管D9的正极接地，PIN二极管D9的负极通过顺次连接的扼流圈L10和旁路电容C20接地；PIN二极管D9与扼流圈L10的中间连接点输入经第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔或第四谐振腔谐振后的射频输入信号；扼流圈L10与旁路电容C20的中间连接点接入高压驱动电路产生的驱动信号；
PIN二极管D10的正极接地，PIN二极管D10的负极通过顺次连接的扼流圈L16和旁路电容C23接地；PIN二极管D10与扼流圈L16的中间连接点输入经第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔或第四谐振腔谐振后的射频输出信号；扼流圈L16与旁路电容C23的中间连接点接入高压驱动电路产生的驱动信号。
在以上技术方案的基础上，优选的，第一容置空间内还设置有第二数字板；
第二数字板上设置有第一射频开关和第二射频开关；
射频输入信号经过第一射频开关选择性进入第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔中任一个谐振腔，通过开关二极管电路切换谐振腔的谐振电容实现跳频，并通过第二射频开关输出射频输出信号。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括第三容置空间和第四容置空间；
第三容置空间设置有定向耦合器；第四容置空间设置有正向检波器和反向检波器；
射频输出信号进入定向耦合器，并经过定向耦合器的插入损耗后通过直通端输出射频输出信号，正向检波器和反向检波器分别与定向耦合器的耦合端和隔离端电性连接，通过实时检测正向检波器和反向检波器的输出电压检测射频输出信号的波动情况。
本发明的一种四合一共址滤波器相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)通过在腔体中设置第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔，每个谐振腔分别对应30MHz～90MHz、90MHz～225MHz、225MHz～512MHz以及512MHz～678MHz频带，可以实现30MHz～678MHz的短波全波段要求，使得共址滤波器覆盖的频率范围宽；
(2)通过将第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔设置为矩形谐振腔，第四谐振腔设置为直角梯形谐振腔，可以提高；
(3)通过在第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔中设置十组开关二极管电路切换谐振电容实现跳频，在第四谐振腔中设置八组开关二极管电路切换谐振电容实现跳频，可以；
(4)相邻的谐振腔用隔板隔开，可以提高抗干扰性能；
(5)由于本实施例的共址滤波器外型结构可以缩小一半，在同功率容量下，还要求共址滤波器功耗低，因此，本实施例中，共址滤波器采用正压供电的双调谐耦合滤波器原理实现功率和功耗的平衡。
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为本发明一种四合一共址滤波器省略盖板的正视图；
图2为本发明一种四合一共址滤波器的连接示意图；
图3为本发明一种四合一共址滤波器中谐振腔的等效电路图以及开关二极管电路中一组开关二极管电路的电路图；
图4为本发明一种四合一共址滤波器中高压驱动电路的电路图；
图中，1-腔体，11-第一容置空间，11-1-射频输入口，11-2-射频输出口，12-第二容置空间，12-1-第一谐振腔，12-2-第二谐振腔，12-3-第三谐振腔，12-4-第四谐振腔，13第三容置空间，14-第四容置空间，2-隔板。
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1所示，本发明的一种四合一共址滤波器，其包括腔体1。
腔体1，由可拆卸底板、侧板和盖板固定连接成，其内部设置有第一容置空间11、第二容置空间12、第三容置空间13和第四容置空间14。
第一容置空间11，用于放置第二数字板，并设置有射频输入口11-1和射频输出口11-2。其中，第二数字板上设置有第一射频开关和第二射频开关；射频输入信号通过射频输入口11-1进入射频滤波器，并经过第一射频开关选择性进入第一谐振腔12-1、第二谐振腔12-2、第三谐振腔12-3和第四谐振腔12-4中任一个谐振腔，通过开关二极管电路切换谐振腔的谐振电容实现跳频，并通过第二射频开关输出射频输出信号，射频输出信号通过射频输出口11-2输出射频滤波器。
第二容置空间12，如图1所示，设置有第一谐振腔12-1、第二谐振腔12-2、第三谐振腔12-3和第四谐振腔12-4，每个谐振腔构成一个谐振单元，第一谐振腔12-1、第二谐振腔12-2、第三谐振腔12-3和第四谐振腔12-4由三个可拆卸的隔板2分隔成；第一谐振腔12-1、第二谐振腔12-2、第三谐振腔12-3和第四谐振腔12-4分别对应四段频率范围不同的频带，第一谐振腔12-1、第二谐振腔12-2、第三谐振腔12-3和第四谐振腔12-4对应的频带分别是30MHz～90MHz、90MHz～225MHz、225MHz～512MHz以及512MHz～678MHz。第一谐振腔12-1、第二谐振腔12-2和第三谐振腔12-3均为矩形谐振腔，第四谐振腔12-4为直角梯形谐振腔。
第一谐振腔12-1、第二谐振腔12-2、第三谐振腔12-3和第四谐振腔12-4，用于使电磁场在其内持续振荡的金属空腔，在第一谐振腔12-1、第二谐振腔12-2、第三谐振腔12-3和第四谐振腔12-4内，电磁场可以在一系列频率下进行振荡。本实施例中第一谐振腔12-1、第二谐振腔12-2、第三谐振腔12-3和第四谐振腔12-4均可以等效为如图3所示的电路图，其中，电感L9为谐振电感L9；电感L14和电感L15分别为传输电感；电容C21和电容C22均为谐振电容；本实施例中，第一谐振腔12-1、第二谐振腔12-2、第三谐振腔12-3和第四谐振腔12-4都是采用双调谐串联谐振的方式实现谐振，双调谐串联谐振有两个谐振频率，同时吸收两个邻近频率的谐波，等效于两个并联的单调谐振滤波器；具体的，射频输入信号通过射频输入口11-1进入射频滤波器，并经过第一射频开关选择性进入第一谐振腔12-1、第二谐振腔12-2、第三谐振腔12-3和第四谐振腔12-4中任一个，射频输入信号通过传感电感L14进入谐振电感L9进行谐振，谐振电感L9的第二连接端子输出谐振后的射频输入信号，通过切换谐振电容C21的容值进而实现跳频；谐振后的射频信号通过电感L9的第三连接端子和谐振电容C22与PIN二极管D10的负极电性连接，通过切换谐振电容C21的容值进而实现跳频，电感L9的第四连接端子通过传输电感L15输出射频输出信号，该射频输出信号通过射频输出口11-2输出。
本实施例中，第一谐振腔12-1、第二谐振腔12-2、第三谐振腔12-3和第四谐振腔12-4内部均设置有第一数字板和模拟板。
模拟板，设置有开关二极管电路；通过切换开关二极管电路可以切换第一谐振腔12-1、第二谐振腔12-2、第三谐振腔12-3和第四谐振腔12-4的谐振电容进而实现跳频。本实施例中，第一谐振腔12-4、第二谐振腔12-2和第三谐振腔12-3中开关二极管电路包括十组并联的开关二极管电路；第四谐振腔12-4中开关二极管电路包括八组并联的开关二极管电路。由于开关二极管电路的结构相同，因此，在只介绍其中一路。本实施例中，第一谐振腔12-1、第二谐振腔12-2、第三谐振腔12-3和第四谐振腔12-4均采用双调谐串联谐振的方式实现的带通滤波器，第一谐振腔12-1、第二谐振腔12-2和第三谐振腔12-3通过十组开关二极管电路分别切换第一谐振腔12-1、第二谐振腔12-2和第三谐振腔12-3等效的谐振电容实现跳频，第四谐振腔12-4通过八组开关二极管电路切换第四谐振腔12-4等效的谐振电容实现跳频，即谐振电容的容值状态有1024类，从1024个谐振频率点中选出插损较小、指标较好且频率连续的250个谐振频率点用以覆盖该段的频段范围。具体的，开关二极管电路包括：旁路电容C20、旁路电容C23、扼流圈L10、扼流圈L16、PIN二极管D9和PIN二极管D10；PIN二极管D9的正极接地，PIN二极管D9的负极通过顺次连接的扼流圈L10和旁路电容C20接地；PIN二极管D9与扼流圈L10的中间连接点输入经谐振腔12-1谐振后的射频输入信号；扼流圈L10与旁路电容C20的中间连接点接入高压驱动电路产生的驱动信号；PIN二极管D10的正极接地，PIN二极管D10的负极通过顺次连接的扼流圈L16和旁路电容C23接地；PIN二极管D10与扼流圈L16的中间连接点输入经谐振腔12-1谐振后的射频输出信号；扼流圈L16与旁路电容C23的中间连接点接入高压驱动电路产生的驱动信号。
第一数字板，设置有高压驱动电路；高压驱动电路产生用于控制开关二极管电路接通与断开的驱动信号。本实施例中，高压驱动电路可以采用现有技术。优选的，本实施例选用如图4所示的高压驱动电路，设控制高压驱动电路的控制信号为D1；则当D1＝0V时，高压驱动电路输出400V高压，PIN二极管D9截止；当D1＝3.3V时，高压驱动电路输出-3.3V，PIN二极管D9导通。
第三容置空间13，可用于放置定向耦合器。本实施例中，射频输出信号通过定向耦合器的输入端进入定向耦合器，并经过定向耦合器的插入损耗后通过其直通端输出射频输出信号。
第四容置空间14，可以用于放置正向检波器和反向检波器。本实施例中，正向检波器和反向检波器分别与定向耦合器的耦合端和隔离端电性连接，定向耦合器耦合端出来的信号经正向检波器检波后输出为正压，隔离端则为负压；通过实时监测正向检波器和反向检波器的输出电压即可在线监测射频滤波器的输出信号，亦可根据电压的变化反应出信号的波动情况，实现对发射机的在线测量和监测。
本实施例的有益效果为：通过在腔体1中设置第一谐振腔12-1、第二谐振腔12-2、第三谐振腔12-3和第四谐振腔12-4，每个谐振腔分别对应30MHz～90MHz、90MHz～225MHz、225MHz～512MHz以及512MHz～678MHz频带，可以实现30MHz～678MHz的短波全波段要求，使得共址滤波器覆盖的频率范围宽；
通过将第一谐振腔12-1、第二谐振腔12-2、第三谐振腔12-3设置为矩形谐振腔，第四谐振腔12-4设置为直角梯形谐振腔，可以提高射频信号的辐射功率；
通过在第一谐振腔12-1、第二谐振腔12-2、第三谐振腔12-3中设置十组开关二极管电路切换谐振电容实现跳频，在第四谐振腔12-4中设置八组开关二极管电路切换谐振电容实现跳频，可以实现快速跳频；
相邻的谐振腔12-1用隔板2隔开，可以提高抗干扰性能；
由于本实施例的共址滤波器外型结构可以缩小一半，在同功率容量下，还要求共址滤波器功耗低，因此，本实施例中，共址滤波器采用正压供电的双调谐耦合滤波器原理实现功率和功耗的平衡。
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 (8)
1.一种四合一共址滤波器，其特征在于，包括：
腔体(1)，其内部设置有第一容置空间(11)和第二容置空间(12)；
第一容置空间(11)，设置有射频输入口(11-1)和射频输出口(11-2)；
第二容置空间(12)，设置有第一谐振腔(12-1)、第二谐振腔(12-2)、第三谐振腔(12-3)和第四谐振腔(12-4)，第一谐振腔(12-1)、第二谐振腔(12-2)、三谐振腔(12-3)和第四谐振腔(12-4)分别对应四段频率范围不同的频带；
所述第一谐振腔(12-1)、第二谐振腔(12-2)、第三谐振腔(12-3)和第四谐振腔(12-4)内均设置有第一数字板和模拟板；
所述模拟板上设置有结构相同并且相互并联的开关二极管电路；
所述第一数字板上设置有高压驱动电路；所述高压驱动电路产生用于控制开关二极管电路接通与断开的驱动信号。
2.如权利要求1所述的一种四合一共址滤波器，其特征在于：所述第一谐振腔(12-1)、第二谐振腔(12-2)和第三谐振腔(12-3)均为矩形谐振腔，第四谐振腔(12-4)为直角梯形谐振腔。
3.如权利要求1所述的一种四合一共址滤波器，其特征在于：四个所述谐振腔(12-1)由三个可拆卸的隔板(2)分隔成。
4.如权利要求1所述的一种四合一共址滤波器，其特征在于：所述第一谐振腔(12-1)、第二谐振腔(12-2)、第三谐振腔(12-3)和第四谐振腔(12-4)对应的频带分别是30MHz～90MHz、90MHz～225MHz、225MHz～512MHz以及512MHz～678MHz。
5.如权利要求1所述的一种四合一共址滤波器，其特征在于：所述第一谐振腔(12-1)、第二谐振腔(12-2)和第三谐振腔(12-3)中开关二极管电路包括十组并联的开关二极管电路；
所述第四谐振腔(12-4)中开关二极管电路包括八组并联的开关二极管电路。
6.如权利要求5所述的一种四合一共址滤波器，其特征在于：所述开关二极管电路包括：旁路电容C20、旁路电容C23、扼流圈L10、扼流圈L16、PIN二极管D9和PIN二极管D10；
所述PIN二极管D9的正极接地，PIN二极管D9的负极通过顺次连接的扼流圈L10和旁路电容C20接地；PIN二极管D9与扼流圈L10的中间连接点输入经第一谐振腔(12-1)、第二谐振腔(12-2)、第三谐振腔(12-3)或第四谐振腔(12-4)谐振后的射频输入信号；扼流圈L10与旁路电容C20的中间连接点接入高压驱动电路产生的驱动信号；
所述PIN二极管D10的正极接地，PIN二极管D10的负极通过顺次连接的扼流圈L16和旁路电容C23接地；PIN二极管D10与扼流圈L16的中间连接点输入经第一谐振腔(12-1)、第二谐振腔(12-2)、第三谐振腔(12-3)或第四谐振腔(12-4)谐振后的射频输出信号；扼流圈L16与旁路电容C23的中间连接点接入高压驱动电路产生的驱动信号。
7.如权利要求1所述的一种四合一共址滤波器，其特征在于：所述第一容置空间(11)内还设置有第二数字板；
所述第二数字板上设置有第一射频开关和第二射频开关；
所述射频输入信号经过第一射频开关选择性进入第一谐振腔(12-1)、第二谐振腔(12-2)、第三谐振腔(12-3)和第四谐振腔(12-4)中任一个谐振腔，通过开关二极管电路切换谐振腔的谐振电容实现跳频，并通过第二射频开关输出射频输出信号。
8.如权利要求1所述的一种四合一共址滤波器，其特征在于：还包括第三容置空间(13)和第四容置空间(14)；
所述第三容置空间(13)设置有定向耦合器；所述第四容置空间(14)设置有正向检波器和反向检波器；
所述射频输出信号进入定向耦合器，并经过定向耦合器的插入损耗后通过直通端输出射频输出信号，正向检波器和反向检波器分别与定向耦合器的耦合端和隔离端电性连接，通过实时检测正向检波器和反向检波器的输出电压检测射频输出信号的波动情况。
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2020
- 2020-08-24 CN CN202010859562.7A patent/CN112003586A/zh active Pending
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