CN1518220A - 具有最佳频率响应的可转换可调谐的带通滤波器 - Google Patents

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Abstract

在接收器中，提供了一种包含主谐振电路和第一副谐振电路的可调谐可转换的带通滤波器。第二副谐振电路可被转换成第一主谐振电路的一部分，从而产生第二主谐振电路。根据主谐振电路的实施例，带通滤波器可以依据频率范围进行转换，并具有很少的电路费用，并且由于具有独立耦合元件的第一和第二副谐振电路的独立实施，该带通滤波器可以在恒定的幅度响应方面被最优化。

Description

具有最佳频率响应的可转换可调谐的带通滤波器
技术领域
本发明涉及根据第一权利要求前序部分的可转换可调谐带通滤波器。
背景技术
在诸如无线电或电视调谐器中的射频接收器的必须在宽频率范围上进行调谐的接收器中，接收范围被划分成多个子范围。
现今通常的电视接收器必须能够接收范围从48MHz到860MHz的信号。通常在接收器中使用的那种组件的属性导致了可达到的调谐范围的限制。因此可由电视接收器达到的整个频率范围被划分为例如三个范围。在这种情况下，第一范围从48MHz延伸至150MHz，第二范围从150MHz延伸至430MHz，第三范围从430MHz延伸至860MHz。在现代接收器中借助于三-频带或转换的两-频带原理执行在这三个范围上的调谐。
在如图1所示的三-频带原理的情况下，由天线接收的信号被传送给三个并行的分支B1、B2和B3。每个分支被指定有一个频率范围，并且每个分支包括输入滤波器EF1、EF2和EF3，输入放大器A1、A2和A3，以及带通滤波器BF1、BF2和BF3。这些分支中的每一个的输出信号被传送给每个都被分配了相应振荡器O1、O2和O3的混频器MI1、MI2和MI3。在任一情形下可以在混频器的输出处分接中频。
为了减少电路费用，也使用其中只有两个混频器和振荡器的三-频带原理。在如图2所示的这一原理的情形下，例如B3的一个频率范围被连接至混频器MI3和振荡器O3，如在上述的三-频带原理中一样。如在上述的三-频带原理中一样，剩余的两个频率范围B1和B2首先经由各个单独的分支而被传导，所述各个单独的分支具有滤波器EF1和EF2、输入放大器A1和A2和带通滤波器BF1和BF2，其中，在带通滤波器的输出处，开关S在任一情形下将两个分支中的一个提供给共用混频器MI1和振荡器O1。
可以通过利用如图3中的图解说明所示的转换的两-频带原理来实现电路费用的进一步的减少。与上述两个原理相同，转换的两-频带原理具有用于例如B3的一个频率范围并包括输入滤波器EF3、输入放大器A3和带通滤波器BF3的一个单独的分支，所述例如B3的频率范围被传送给专用混频器MI3和振荡器O3。剩余的两个频率范围B1和B2经由共用分支被传送并被馈送至专用混频器MI1和振荡器O1，所述共用分支包括输入滤波器EF1/2、输入放大器A1和带通滤波器BF1/2。在转换的两-频带原理的情况下，输入滤波器EF1/2和带通滤波器BF1/2的特性是可转换的。结果是，可以使滤波器适应于分别选择的频率范围。
可转换带通滤波器具体化为一个参考点被电感耦合的两-电路带通滤波器，并在图4的简化实施例中进行了举例说明。信号S经由输入放大器A1从天线(在图4中未使出)和输入滤波器(同样未使出)传送至第一主谐振电路。第一主谐振电路包括可变电容C1及由电感L1和L2形成的串联电路。在这种情况下开关S1和S2是打开的。电感L2的一个接点被连接至电感L3的第一接点，并完成了第一主谐振电路的串联电路。电感L3的第二接点处于固定的电位。包括由电感L4和L6形成的串联电路以及可变电容C2的第一副谐振电路同样的连接至电感L3的第一接点，以致总体产生T-形配置。耦合元件RK和CK被连接至带通滤波器的输出端，所述耦合元件将带通滤波器BF1/2连接到混频器MI1。为了转换带通滤波器BF1/2的频率范围，可以闭合两个开关S1和S2。从而电感L2和L4被短路，并且电路具有新的共用参考点电感L5。在这种情况下，电感L5有利地被选择为小于电感L2和L4，从而使连接到这些元件上的组件可以基本不予考虑。在一个解释性实施例中，电感值可以相差3倍。这样产生的第二主谐振电路包括可变电容C1以及由电感L1和L5形成的串联电路。第二副谐振电路包括由电感L6和L5形成的串联电路和可变电容C2。此外，以这一方式被进行频率转换的带通滤波器保持被连接至耦合元件RK和CK上，并随后被连接至所述混频器上。与前两种原理相比最低费用的优点与耦合元件CK和RK只能被最佳设定仅仅用于一个范围的缺点是相对立的。结果是，会在两个频率范围上产生相当大的电平差异，并削弱调谐器的性能。
为了避免这一结果，尽管可以利用可转换的方式来配置所述耦合元件，但是这仍然导致了电路费用的又一次增加。
由于这些原因，需要一种可转换可调谐的带通滤波器，其在具有低电路费用的两个频率范围上具有统一的电平曲线。
发明内容
本发明是为了下述的可转换可调谐的带通滤波器这一目的而提出的。在子权利要求(subclaim)中详细说明了本发明的有利之处的精炼。
在构造具有根据本发明的可转换可调谐的带通滤波器的调谐器的情况下，带通滤波器具有一个主谐振电路和两个副谐振电路。来自天线的输入信号传送至输入放大器，该输入放大器的输出被传送至主谐振电路。主谐振电路以在任何情况下都可以选择第一或第二副谐振电路的可转换方式被实现。在开关的第一开关位置，第一主谐振电路包括第一可变电容和由第一和第二电感形成的串联电路。第二电感连接至第一参考点电感。第一副谐振电路包括同样连接至共用第一参考点电感的第三电感和第二可变电容。第一副谐振电路的输出通过第一耦合元件连接至混频器。由第一主电路中的第一和第二电感形成的串联电路最好具有与第一副电路中的第三电感相同的电感。这有利地导致了希望的T形滤波器结构。
在第二开关位置内，第二主谐振电路包括上述第一主谐振电路中的第一可变电容和第一电感。此时闭合的开关将第一电感连接至第二共用参考点电感。包含第四电感和第三可变电容的第二副谐振电路连接至第二共用参考点电感。第二副谐振电路的输出以已知的方式通过第二耦合元件连接至混频器。由于当开关闭合时起作用的第二共用参考点电感的值低于在第一开关位置中第一主谐振电路的剩余的第二电感值，因此经由剩余的第二电感连接至电路的元件可以忽略。电感值的不同例如相差3倍，其他有利的比率也是可能的。因此，用于断开电路不需要的部分的第二开关是多余的。
本发明有利的使得在两个可转换的频率范围上获得统一的增益响应而不显著地增加整体费用成为可能。
本发明决不限于应用在无线电和电视调谐器上；相反，本发明可被用于为了接收器的实现而把将被接收的大频率范围划分为多个频带的任何情况中。这可以包括，特别是卫星接收器或用于无线数据网络的接收器。
附图说明
下面参考示例实施例的电路简图更详细地解释本发明。在附图中：
图1示出了如从现有技术所知的三-频带原理的基本例图；
图2示出了如从现有技术所知的、具有两-频带混频器/振荡器的三-频带原理的基本例图；
图3示出了从现有技术所知的、转换的两-频带原理的基本例图；
图4示出了根据来自图3的转换的两-频带原理的带通滤波器的实际实施例的示意图；
图5示出了根据本发明的可转换的带通滤波器的示例实施例的示意图；
图6示出了根据来自图5的本发明的可转换的带通滤波器的示例电路。
在这些附图中，相同的参考符号指示相同或相似的元件。
具体实施方式
在现有技术的描述中已经解释了图1至图4。
图5示出了根据本发明的可转换可调谐的带通滤波器的简化的实际实施例的示意图。来自天线(图中未示出)并经由输入滤波器(图中同样未示出)的输入信号S被传送给输入放大器A1。在开关S1的第一开关位置中，开关S1打开。信号从输入放大器A1的输出端传送至第一主谐振电路。第一主谐振电路由可变电容C1、由两个电感L1和L2形成的串联电路以及电感L3组成。在这种情况下，电感L3是第一主谐振电路和第一副谐振电路的共用参考点电感。在开关S1的这一转换的位置，第一副谐振电路由电感L4和可变电容C2形成。为了获得希望的带通滤波器特性，从由第一主电路的电感L1和L2形成的串联电路所形成的电感与所述第一副谐振电路的电感L4具有完全相同的值。电感L3形成耦合用于两个第一谐振电路的所谓电感参考点。可通过改变电容C1和C2来调谐第一谐振电路。第一副谐振电路的输出经由耦合元件PK1和CK1被连接至混频器MI的输入，信号被馈送至该混频器以进行进一步的处理。
在开关S1的第二开关位置，该开关是闭合的。以这一方式产生的第二副谐振电路此时由连接至新的共用参考点电感L5上的可变电容C1和电感L1形成。在这种情况下，与开关S1打开时一样，电感L1是第一主谐振电路的部分电感。第二副谐振电路由连接至共用参考点电感L5的电感L6和可变电容C3形成。第二副谐振电路的输出经由耦合元件RK2和CK2被连接至混频器MI的输入。为了在该位置处获得希望的带通滤波器特性，电感L1最好具有与电感L6完全相同的值。在根据本发明的带通滤波器的实施例中，当开关S1闭合时电路中不需要的部分不断开。由于参考点电感L5比电感L2小很多，因此这是可能的。从而连接至电感L2并属于第一主和副谐振电路的组件基本可以被忽略。可以通过改变电容C1和C3来调谐第二谐振电路。这种情况下具有的特别有利的结果是下述的事实：耦合元件PK1、PK2、CK1和CK2可以被最佳用于各自的频率范围，并且因此可能在两个频率范围上实现恒定的幅度响应。
在根据图6的本发明的可转换的带通滤波器的示例电路中，信号S经由输入滤波器(在图中未示出)并经由耦合电容器5从天线(在图中同样未示出)传送至输入放大器A1。输入放大器A1基本上是由一个晶体管形成的。在放大器A1的输出端，来自图5的可变电容 C1由调谐二极管1和电容器2形成，所述调谐二极管1和电容器2从放大器的输出端串联接地。调谐电压U1经由电阻器3被传送到调谐二极管的阴极。所述信号还传送至电感L1的一个接点，并连接至转换二极管4和电感L2与之相连的电感L1的第二接点。转换二极管4和电阻器6以及电容器7形成来自图5的开关 S1。为了打开或闭合开关 S1，转换电压U2经由电阻器6被施加到转换二极管4的阴极。开关是闭合还是打开取决于转换二极管4的p-n结是正向-偏置还是反向-偏置。在这种情况下，电容器7用于将所述电路的剩余部分与所述转换电压去耦合。
如果转换电压U2比工作电压UB至少要小二极管的正向电压，并且所述转换电压经由电感L3传送至电感L2并从而传送至转换二极管4，则开关闭合并且第二副谐振电路被切入。在这种情况下，电容器8用于避免工作电压UB和地之间的短路，并且同时表示参考点电感L3的RF接点接地。如在图5的描述中所提到的，电感L2比电感L5大很多。因此，对于更进一步的功能，L2和第一副谐振电路中与电感L2相连的更多的组件可以被忽略。电容 C1和电感L1形成来自图5的第二主谐振电路的一部分。经由闭合的开关 S1，信号被传送至参考点电感L5并被传送至第二副谐振电路的电感L6。所述信号从电感L6进一步被传送至可变电容 C3，该可变电容 C3以与可变电容 C1相同的方式由串联电感组成，所述串联电感由调谐二极管11和电容12形成。另一调谐电压U3经由电阻器13被施加到二极管11的阴极。信号随后经由耦合元件PK2和CK2从电感16被传送至混频器MI。
如果开关 S1的转换电压U2大于或等于工作电压UB，则转换二极管4关断并且该开关被打开。在这种情况下，所述信号经过由电感L1和L2形成的串联电路从输入放大器A1传送至参考点电感L3的第一接点。电容器 C1以及电感L1和L2此时形成来自图5的第一主谐振电路的一部分。参考点电感L3的第二接点处于工作电压电位，并借助于电容器8通过RF接地。信号经由电感L4从参考点电感L3的第一接点被传送至可变电容 C2。可变电容 C2以与上述可变电容 C1和 C3相同的方式由串联电路组成，所述串联电路由调谐二极管16和电容器17形成。调谐电压U4经由电阻器18被施加到调谐二极管16的阴极。信号经由耦合元件PK1和CK1从电感L4被传送至混频器MI的输入端。
调谐电压U1、U3和U4可以有利地被结合，以形成一个单一的调谐电压，但这对于该电路的功能不是必须的。

Claims (10)

1.一种用于第一和第二频率范围的可调谐可转换的带通滤波器，具有一个输入端、一个第一主谐振电路(C1、L1、L2、L3)、一个第一副谐振电路(C2、L3、L4)和一个输出端，其特征在于：包括第一主谐振电路(C1、L1、L2、L3)和第一副谐振电路(C2、L3、L4)，用于第二频率范围的第二副谐振电路(C3、L5、L6)可以以第二主谐振电路(C1、L1、L5)起作用的方式被转换成用于所述第一频率范围的一个带通滤波器配置的第一主谐振电路(C1、L1、L2、L3)。
2.根据权利要求1的带通滤波器，其特征在于所述谐振电路包括电感(L1、L2、L3、L4、L5、L6)和电容(C1、C2、C3)，并且其中可通过控制信号(U1、U3、U4)改变所述电容。
3.根据权利要求1和2的带通滤波器，其特征在于在所有情况下第一和第二主和副谐振电路都经由第一和第二参考点电感(L3、L5)而耦合。
4.根据权利要求1至3的带通滤波器，其特征在于除了第一参考点电感(L3)之外，第一主谐振电路(C1、L1、L2、L3)至少具有两个串联连接的部分电感(L1、L2)，并且其中第二副谐振电路(C3、L5、L6)可在部分电感(L1、L2)之间被切入。
5.根据权利要求1至4的带通滤波器，其特征在于可以以下面的方式确定第一主谐振电路的部分电感(L1、L2)和第二参考点电感(L5)的量纲，即第一副谐振电路(C2、L3、L4)可以经由第一主谐振电路(C1、L1、L2、L3)的部分电感(L2)而被电感地去耦，其中电感(L2)不属于第二主谐振电路(C1、L1、L5)。
6.根据权利要求4和5的带通滤波器，其特征在于第一主谐振电路(C1、L1、L2、L3)的部分电感(L1、L2)之和基本上具有与第一副谐振电路(C2、L3、L4)中相应的电感(L4)完全相同的值，并且其中第二主谐振电路(C1、L1、L5)的有效部分电感(L1)基本上具有与第二副谐振电路(C3、L5、L6)中相应的电感(L6)完全相同的值。
7.根据前述权利要求1至6中之一的带通滤波器，其特征在于所述副谐振电路(C2、L3、L4；C3、L5、L6)经由耦合元件(RK1、CK1、RK2、CK2)在输出端互相耦合。
8.根据权利要求7的带通滤波器，其特征在于耦合元件包含电容器(CK1、CK2)和/或电阻器(RK1、RK2)。
9.根据权利要求7和8的带通滤波器，其特征在于所述耦合元件(RK1、CK1、RK2、CK2)能够适应于各个频率范围。
10.一种具有根据一个或多个在前权利要求的带通滤波器并用于接收经过调制的RF信号的接收器。
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