CN205081764U - 一种用于短波发射电路的亚倍频程滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于短波发射电路的亚倍频程滤波器，其特征是由以电信号相连的数控可编程预选低通滤波器、数控可编程前端可控增益放大器、短波发射功放模块、分波段亚倍频程低通滤波器、控制模块组成。本实用新型采用前级预选滤波器与后级亚倍频程低通滤波器相结合的复合滤波方式，滤除短波发射源的杂散与谐波分量，降低了边带寄生分量并极大改善了短波发射功放模块输出信号的频谱特性。
Description
技术领域
本实用新型涉及短波发射信号处理领域，特别是针对短波发射功放电路的滤波器设计。
背景技术
短波发射机是指用于发射短波波段无线电信号的设备。其频率范围为1.5～30MHz。短波信道可用于电报、电话或低速数据传输，也可用于广播。短波主要靠天波传播，其经电离层反射到地面，又由地面反射至电离层，且多次反射，短波单次反射最大地面传输距离可达4000km，与卫星通信、有线通信、地面微波等通信手段相比，不需要建立中继站即可实现远距离通信。因此短波通信设备目标小、架设容易、机动性强、不易被摧毁，即使遭到破坏也容易更换修复。
伴随现代通信的发展，短波无线电通信面临短波无线电信道拥挤，短波传输稳定性差及天线匹配困难的问题和不足。同时，实时选频与自适应技术、自适应跳频技术等现代短波通信新技术的发展对短波发射机功放电路也提出了新要求。现代短波发射机功放电路一般采用宽带放大，在1.5～30MHz频率范围内保证其无失真非常困难，为减少发射机功放输出的频率杂散分量，一般选用低通滤波器滤除短波信号源输出工作频率中的杂散分量，以减少短波发射源输出的杂散失真，但由于短波信号源的频率范围宽，覆盖系数大，信号源输出频率中的倍频谐波分量在其通带范围内不能完全滤除，导致信号源输出信号的频谱纯度恶化，故需采用更好的滤波方案，使发射机功率级的输出失真最小并获得最大功率输出。
滤波器的截止转折频率低于相应波段输入信号频率的2倍程，才能够有效地滤除工作信号频率中的倍频谐波杂散分量。显然对于1.5～30MHz频率范围内的短波信号，最高频率与最低频率之比约为20，设计适用于短波波段的亚倍频程低通滤波器，需采用分波段方式，通过分路选择器选择多路亚倍频滤波器，分波段滤除倍频谐波杂散分量，同时采取在发射机功放输入端设计数控可编程预选低通滤波器，用复合滤波方式进一步改善输出信号的频谱特性，提高短波发射机功放输出信号的质量。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种用于短波发射电路的亚倍频程低通滤波器，以便克服上述现有技术存在的缺陷。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：由以电信号相连的数控可编程预选低通滤波器、数控可编程前端可控增益放大器、短波发射功放模块、分波段亚倍频程低通滤波器、控制模块组成。
所述的数控可编程预选低通滤波电路，由6阶巴特沃斯型滤波器构成。通过串行通信接口在1MHz～30MHz范围内编程，步进为1MHz，可根据输入频率的大小滤除其杂散分量。
所述的数控可编程前端可变增益放大器，采用增益连续控制范围为-5dB至+45dB，控制斜率为30mV/dB的可变增益放大器。
所述的分波段亚倍频程低通滤波器采用7阶椭圆低通滤波器。其通带和阻带具有等波纹特性，有3个陷波点，能够使滤波器达到较好的截止特性。
所述的控制模块采用ARM芯片，根据工作频率选择六路低通滤波器中的一路，相邻两路低通滤波器的截止频率之比为具有亚倍频程特性的1.65，分波段滤除1.5MHz～30MHz工作频率范围内短波已调信号源的谐波杂散分量。
本实用新型与现有技术相比，主要有以下的优点：
本实用新型同时采取在发射机功放输入端设计数控预选低通滤波器和发射机功放输出端设计亚倍频程低通滤波器的复合滤波方式，改善输出信号的频谱特性，提高强短波发射机功放输出信号的质量。
数控预选滤波电路通过控制ADRF6510来实现，其6阶巴特沃斯幅度响应如图1所示，控制器通过串行通信接口在1MHz～30MHz范围内编程，步进为1MHz，可根据输入频率的大小滤除其杂散分量。
用于短波发射电路的亚倍频程滤波器的设计，采用相邻两路低通滤波器的截止频率之比为1.65的六路椭圆低通滤波器，通过分波段数控选择六路亚倍频程低通滤波器中的一路滤波器来工作，表1为本实用新型所设计的第一亚倍频程滤波器测试结果，该结果表明亚倍频程低通滤波器能有效地滤除短波发射信号源输出的倍频谐波杂散分量，改善了输出信号的频谱特性。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构框图。
图2是本实用新型的7阶椭圆滤波器电路图。
图3是本实用新型的用于短波发射电路的亚倍频程滤波器电路图。
图4是数控预选滤波器幅频特性特性。
图5是第一亚倍频程滤波器幅频特性曲线。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明。
本实用新型提供的用于短波发射电路的亚倍频程滤波器，其结构如图1所示，由以电信号相连的数控可编程预选低通滤波器、数控可编程前端可控增益放大器、短波发射功放模块、分波段亚倍频程低通滤波器、控制模块组成。
所述的数控可编程预选低通滤波电路，由6阶巴特沃斯型滤波器构成，控制器根据输入已调短波信号频率控制低通滤波器的转折频率，能够有效抑制已调短波信号源的带外噪声和干扰杂波分量。该数控预选滤波电路选用ADRF6510，控制器通过串行通信接口在1MHz～30MHz范围内编程，步进为1MHz，图4给出了5位二进制频率码为00100时，其截止转折频率为5MHz时的相对幅频特性曲线，据此可依输入频率的范围选择5位二进制频率码滤除带外杂散分量。
所述的数控可编程前端可变增益放大器，其增益连续控制范围-5dB至+45dB，控制斜率为30mV/dB，通过控制模块补偿频率范围为1.5MHz～30MHz的己调短波信号放大器的幅频特性，有效减小带内波动。该可变增益放大器的输出驱动短波发射功放模块，将已调短波信号放大至发射机所需的功率值。
所述的短波发射功放模块，其输出激励分波段亚倍频程滤波器。
所述的分波段亚倍频程低通滤波器由椭圆滤波器构成，其通带和阻带都具有等波纹特性，逼近特性良好。所设计的每个7阶椭圆滤波器都有3个陷波点，通过合理设计各个陷波点的陷波频率，能够使滤波器达到较好的截止特性。该分波段亚倍频程低通滤波器根据工作频率采用数控芯片分波段选择六路低通滤波器中的一路，相邻两路低通滤波器的截止频率之比为具有亚倍频程特性的1.65，分波段滤除1.5MHz～30MHz工作频率范围内短波已调信号源的谐波杂散分量。
所述亚倍频程低通滤波器的一个单元电路结构如图2所示。单元滤波器根据定K型归一化低通滤波器的数据来设计，该单元滤波器是以低通滤波器为基础，基础低通滤波器阶数越高，滤波器截止性能越好。采用通带和阻带都具有等波纹特性、逼近特性良好的椭圆滤波器，再通过进一步仿真测试与单元电路调试，选定以7阶椭圆滤波器作为滤波电路。其中，图中的3个LC回路的谐振频率决定滤波器的3个陷波点，通过控制陷波器的陷波频率可以使椭圆滤波器具有很好的截止特性，以便有效地滤除短波发射信号源输出的倍频谐波分量，改善输出信号的频谱特性，降低边带寄生分量的影响。
1.5MHz～30MHz的已调波短波频率信号按覆盖系数为1.65分成六个波段，分别为1.5MHz～2.46MHz、2.46MHz～4.08MHz、4.08MHz～6.74MHz、6.74MHz～11.12MHz、11.12MHz～18.34MHz、18.34MHz～30.27MHz。因此六路亚倍频程低通滤波器的截止频率分别为2.46MHz、4.08MHz、6.74MHz、11.12MHz、18.34MHz、30.27MHz。
以第一路为例，所设计的7阶椭圆滤波器特性曲线如图5所示。由图可知：所设计的第一路椭圆滤波器通带截止频率为2.46MHz，衰减为1.027dB，通带最大衰减1.311dB。第一个陷波点的频率为2.63MHz，衰减62.49dB，第二个陷波点的频率为2.84MHz，衰减86.34dB，第三个陷波点的频率为4.06MHz，衰减86.06dB，阻带最小衰减40dB。因此1.5MHz～2.46MHz之间信号工作频率的倍频分量能够得到有效的滤除，实现了分段滤波的功能。
所述的控制模块采用采用ARM芯片，是根据工作频率选择六路低通滤波器中的一路，相邻两路低通滤波器的截止频率之比为具有亚倍频程特性的1.65，分波段滤除1.5MHz～30MHz工作频率范围内短波已调信号源的谐波杂散分量。
本实用新型提供的用于短波发射电路的亚倍频程滤波器，其工作过程是：在控制模块的控制下，频率范围为1.5MHz～30MHz的已调短波信号，通过数控可编程预选滤波器预选滤波及前端可控增益放大器预放大，由短波发射功放模块进行功率放大后，再经过分波段数控选择六路亚倍频程低通滤波器中与工作频率对应的滤波器滤除杂散后输出。
表1第一亚倍频程滤波器(截止频率为2.46MHz)特性
| 测试点 | 频率/衰减 |
| 第一个陷波点 | 2.63MHz/62.49dB |
| 第二个陷波点 | 2.84MHz/86.34dB |
| 第三个陷波点 | 4.06MHz/86.06dB |
| 通带最大衰减 | 1.5MHz～2.46MHz/1.311dB |
| 阻带最小衰减 | 2.46MHz～30MHz/40dB |
Claims (5)
1.一种用于短波发射电路的亚倍频程滤波器，其特征是由以电信号相连的数控可编程预选低通滤波器、数控可编程前端可控增益放大器、短波发射功放模块、分波段亚倍频程低通滤波器、控制模块组成。
2.根据权利要求1所述的用于短波发射电路的亚倍频程滤波器，其特征在于所述的数控可编程预选低通滤波电路，由可在1MHz～30MHz范围内编程且步进为1MHz的6阶巴特沃斯型滤波器构成。
3.根据权利要求1所述的用于短波发射电路的亚倍频程滤波器，其特征在于所述的数控可编程前端可变增益放大器，采用增益连续控制范围为-5dB至+45dB，控制斜率为30mV/dB的可变增益放大器。
4.根据权利要求1所述的用于短波发射电路的亚倍频程滤波器，其特征在于所述的分波段亚倍频程低通滤波器采用通带和阻带具有等波纹特性的7阶椭圆低通滤波器。
5.根据权利要求1所述的用于短波发射电路的亚倍频程滤波器，其特征在于所述的控制模块采用ARM芯片，是根据工作频率选择六路低通滤波器中的一路，相邻两路低通滤波器的截止频率之比为具有亚倍频程特性的1.65，分波段滤除1.5MHz～30MHz工作频率范围内短波已调信号源的谐波杂散分量。
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