CN114070219A - 一种消除电磁波干涉效应的滤波器网络 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消除电磁波干涉效应的滤波器网络，包括依次串联在一起的N个高通滤波单元和N个低通滤波单元，所述第一个高通滤波单元的信号输入端连接射频信号输入，所述最后一个低通滤波单元的信号输出端连接射频信号输出。本发明提出了滤波器网络，与传统的采用带通滤波器并联方案相比，无电磁波干涉效应带来的通道增益下降问题，且使用方式更加灵活，在任意选择和接收不同子频段信号情况下，均可保证射频接收机的灵敏度和动态范围指标。
Description
技术领域
本发明属于滤波器网络技术领域，具体涉及一种消除电磁波干涉效应的滤波器网络。
背景技术
为了降低处理外界信号的复杂度，电子设备在射频接收机前端设置滤波器网络，把接收的外界信号按照频域划分成多个子频段，根据任务需要只接收其中一段或者多段频率信号，并屏蔽其他频率信号。目前应用的方案是：把接收的外界信号按照频域划分为N个子频段，每个子频段对应一个带通滤波器(通带刚好覆盖子频段)，然后把N个带通滤波器并联后放置在射频接收机前端，原理框图如图1所示。在图1中，带通滤波器的通带相互不交叠，但相邻带通滤波器的过渡带是有交叠区的，因此当开启两个相邻的带通滤波器时，电磁波信号在带通滤波器的重叠频点会出现干涉效应，通道增益会显著下降，因此射频接收机只能在保证灵敏度并损失动态范围、保证动态范围并损失灵敏度二者之间选择其一，降低了接收机指标。
发明内容
本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种消除电磁波干涉效应的滤波器网络设计方法。
本发明目的通过下述技术方案来实现：一种消除电磁波干涉效应的滤波器网络，包括依次串联在一起的N个高通滤波单元和N个低通滤波单元，所述第一个高通滤波单元的信号输入端连接射频信号输入，所述最后一个低通滤波单元的信号输出端连接射频信号输出。
进一步地：所述N为接收机工作频段划分为子频段的个数。
进一步地：所述高通滤波单元/低通滤波单元包括第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关、高通滤波器/低通滤波器和直通链路，所述第一单刀双掷开关的两个动端分别连接高通滤波单元/低通滤波器的一端和直通链路的一端，所述高通滤波单元/低通滤波器的另一端和直通链路的另一端均与第二单刀双掷开关的两个动端连接，所述第二单刀双掷开关的不动端与下一个滤波单元的不动端连接。
进一步地：所述直通链路和高通滤波器/低通滤波器的另一端与第二单刀双掷开关的连接链路上设有放大器。
进一步地：根据权利要求4所述的消除电磁波干涉效应的滤波器网络，其特征在于，所述放大器的增益合适，以确保高通滤波单元/低通滤波单元的增益为0。
进一步地：所述N的取值为4。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本发明的有益效果：本发明提出了滤波器网络，与传统的采用带通滤波器并联方案相比，无电磁波干涉效应带来的通道增益下降问题，且使用方式更加灵活，在任意选择和接收不同子频段信号情况下，均可保证射频接收机的灵敏度和动态范围指标。
附图说明
图1是背景技术中采用的射频接收机中滤波器网络原理框图；
图2是本发明实施例中射频接收机中滤波器网络原理框图；
图3是本发明实施例中四个低通滤波器和四个高通滤波器的起始和截止频率示意图；
图4是本发明实施例中接收的3个子频段信号输出频谱示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明要指出的是，本发明中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本发明涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。
实施例1：
本发明的主要设计思想为：与采用若干个带通滤波器并联不同，把若干个低通滤波器和高通滤波器串联(可理解为频率上的“相与”操作)得到所需的带通信号，由于电磁波信号在传播过程中不会通过并联的传输路径，因此巧妙的避免了信号的干涉效应。
参考图2所示，本发明公开了一种消除电磁波干涉效应的滤波器网络，包括依次串联在一起的N个高通滤波单元和N个低通滤波单元，所述第一个高通滤波单元的信号输入端连接射频信号输入，所述最后一个低通滤波单元的信号输出端连接射频信号输出。
所述高通滤波单元/低通滤波单元包括第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关、高通滤波器/低通滤波器和直通链路，所述第一单刀双掷开关的两个动端分别连接高通滤波单元/低通滤波器的一端和直通链路的一端，所述高通滤波单元/低通滤波器的另一端和直通链路的另一端均与第二单刀双掷开关的两个动端连接，所述第二单刀双掷开关的不动端与下一个滤波单元的不动端连接。
把接收机的工作频段划分为N个子频段，设计N个高通滤波器(f1_H～f(N)_H)和N个低通滤波器(f2_L～f(N+1)_L)并串联在一起，同时利用2*N个单刀双掷开关决定信号是否经过低通或高通滤波器。2*N个开关滤波器的任意开启和关闭，使信号输出2^N个可能的状态，包括工作频段全接收、工作频段全关闭、开启工作频段中任意一个或者多个子频段等。
所述直通链路和高通滤波器/低通滤波器的另一端与第二单刀双掷开关的连接链路上设有放大器。所述放大器的增益合适，以确保高通滤波单元/低通滤波单元的增益为0。
把接收机工作频段划分为4个子频段为例，说明本发明滤波器网络的主要设计方法：
1)把滤波器划分成8个独立的基本单元，包括4个低通滤波器基本单元和4个高通滤波器基本单元，每个基本单元包括两个单刀双掷开关、一个低通或高通滤波器、一个直通链路，通过单刀双掷开关的切换确定信号经过滤波器或直通链路；
2)在每个基本单元中，通过选择合适增益的放大器，确保基本单元的增益为零(整个滤波器通道的增益由射频信号输入位置的放大器决定)；
3)4个低通滤波器(f2_L～f5_L)和4个高通滤波器(f1_H～f4_H)起始和截止频率示意如图3所示；
4)确定2^4＝16种信号接收状态与16个单刀双掷开关的对应关系如表1所示，把对应关系表存储到可编制器件中，并根据上位机下发的信号接收状态，控制16个单刀双掷开关的通断，输出所需接收的信号。
表1 16种信号接收状态和K1～K16开关状态对应表
利用本发明方法设计的滤波器网络，已经实现对2GHz～6GHz的射频输入信号进行滤波，通过选择表1中K1～K16的开关状态，实现2GHz～2.7GHz、2.7GHz～4.2GHz、4.2GHz～5.2GHz、5.2GHz～6GHz中的任意一个或者多个子频段信号的输出。当选择表1中K1～K16＝0x3333时，输出2.7GHz～4.2GHz、5.2GHz～6GHz等频段信号，此时用频谱仪监控的射频信号输出如图4所示。经过实际测试，在16种开关状态下，滤波器网络输出信号的通带增益波动约2dB，带外抑制约30dB，通带内无电磁波干涉效应带来的通道增益下降问题，确保了信号接收的灵敏度和动态范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种消除电磁波干涉效应的滤波器网络，其特征在于，包括依次串联在一起的N个高通滤波单元和N个低通滤波单元，所述第一个高通滤波单元的信号输入端连接射频信号输入，所述最后一个低通滤波单元的信号输出端连接射频信号输出。
2.根据权利要求1所述的消除电磁波干涉效应的滤波器网络，其特征在于，所述N为接收机工作频段划分为子频段的个数。
3.根据权利要求1所述的消除电磁波干涉效应的滤波器网络，其特征在于，所述高通滤波单元/低通滤波单元包括第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关、高通滤波器/低通滤波器和直通链路，所述第一单刀双掷开关的两个动端分别连接高通滤波单元/低通滤波器的一端和直通链路的一端，所述高通滤波单元/低通滤波器的另一端和直通链路的另一端均与第二单刀双掷开关的两个动端连接，所述第二单刀双掷开关的不动端与下一个滤波单元的不动端连接。
4.根据权利要求3所述的消除电磁波干涉效应的滤波器网络，其特征在于，所述直通链路和高通滤波器/低通滤波器的另一端与第二单刀双掷开关的连接链路上设有放大器。
5.根据权利要求4所述的消除电磁波干涉效应的滤波器网络，其特征在于，所述放大器的增益合适，以确保高通滤波单元/低通滤波单元的增益为0。
6.根据权利要求1所述的消除电磁波干涉效应的滤波器网络，其特征在于，所述N的取值为4。
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