CN207638623U - 一种调谐滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种调谐滤波器，包括调谐控制电路和微带调谐滤波电路，调谐控制电路的输出端与微带调谐滤波电路的调谐端连接，微带调谐滤波电路还包括信号输入端和信号输出端，信号输入端用于输入信号，信号输出端用于输出信号。通过使用微带调谐滤波电路可以有效的降低通带损耗，提高信号接收灵敏度。

Description

一种调谐滤波器

技术领域

本实用新型涉及滤波器领域，尤其是一种调谐滤波器。

背景技术

超级wifi：基于IEEE802.22或IEEE802.AF协议，使用在电视频道频率之间的白色频段。

随着现代通信行业的迅速发展，空气中传播着各种频率的电磁波信号。这些电磁波信号会通过直接耦合或者间接耦合的方式进入到接收设备，对无线接收系统的接收信号质量造成影响，导致接收系统性能下降，质量恶化，信息错误或者信息丢失，严重的导致通信中断。所以在无线接收设备前端添加滤波器来抑制这些带外的干扰信号是非常必要的，然而使用在电视频道之间的超级wifi设备需要根据使用环境合理的避开电视频道，以免产生同频干扰，与此同时需要有效的抑制电视频道频率以及其他无线信号的干扰。而一般的滤波器是固定通带带宽的，难以改变通带频率来避让干扰信号。而调谐滤波器就可以做到通带频率可调，根据使用环境的干扰情况选择较好的通信信道并调整调谐滤波器的通带频率抑制周围的干扰信号，提升接收性能，防止减小带外干扰，降低接收系统阻塞的可能性。

一般的调谐滤波器采用分立元器件搭建，而且使用的频段较低，然而这样的分立元器件使用在超级wifi频段(470MHz-790MHz)，由于分立元器件的Q值影响，做出来的调谐滤波器通带损耗会比较大，较高的通带损耗会影响到系统的接收灵敏度。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种调谐滤波器，使用微带调谐滤波电路可以有效的降低通带损耗。

本实用新型所采用的技术方案是：一种调谐滤波器，包括调谐控制电路和微带调谐滤波电路，所述调谐控制电路的输出端与微带调谐滤波电路的调谐端连接，所述微带调谐滤波电路还包括信号输入端和信号输出端，所述信号输入端用于输入信号，所述信号输出端用于输出信号。

进一步地，所述调谐控制电路包括主控电路和数字模拟转换电路，所述主控电路与数字模拟转换电路连接，所述数字模拟转换电路的输出端与微带调谐滤波电路的调谐端连接。

进一步地，所述数字模拟转换电路为MCP4725型号的DAC芯片及其外围电路。

进一步地，所述主控电路为单片机及其外围电路。

进一步地，所述微带调谐滤波电路包括第一电容、第二电容、第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线、第六微带线、第一电感、第二电感、第三电感、第一变容二极管和第二变容二极管，所述第一电容的一端作为微带调谐滤波电路的信号输入端，所述第一电容的另一端与第一微带线的一端、第三微带线的一端连接，所述第三微带线的另一端与第一电感的一端、第四微带线的一端连接，所述第四微带线的另一端与第三电感的一端、第一变容二极管的负极连接，所述第一变容二极管的负极与第二变容二极管的负极连接，所述第一变容二极管的负极作为微带调谐滤波电路的调谐端与调谐控制电路的输出端连接，所述第三电感的另一端与第二变容二极管的负极、第五微带线的一端连接，所述第五微带线的另一端与第二电感的一端、第六微带线的一端连接，所述第六微带线的另一端与第二微带线的一端、第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端作为微带调谐滤波电路的信号输出端，所述第一微带线的另一端、第二微带线的另一端、第一电感的另一端、第二电感的另一端、第一变容二极管的正极、第二变容二极管的正极接地。

进一步地，所述第一微带线和/或第二微带线为宽0.72mm，长15.5mm的微带线。

进一步地，所述第三微带线和/或第四微带线和/或第五微带线和/或第六微带线为宽0.72mm，长12mm的微带线。

进一步地，所述微带调谐滤波电路还包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一变容二极管的负极与第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与第二电阻的一端、第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端作为微带调谐滤波电路的调谐端与调谐控制电路的输出端连接，所述第二电阻的另一端与第二变容二极管的负极连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型一种调谐滤波器，包括调谐控制电路和微带调谐滤波电路，调谐控制电路的输出端与微带调谐滤波电路的调谐端连接，微带调谐滤波电路还包括信号输入端和信号输出端，信号输入端用于输入信号，信号输出端用于输出信号。通过使用微带调谐滤波电路可以有效的降低通带损耗，提高信号接收灵敏度。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

图1是本实用新型一种调谐滤波器的一具体实施例结构框图；

图2是本实用新型一种调谐滤波器的数字模拟转换电路的一具体实施例电路原理图；

图3是本实用新型一种调谐滤波器的微带调谐滤波电路的一具体实施例电路原理图；

图4是变容二极管的特性曲线图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

一种调谐滤波器，参考图1，图1是本实用新型一种调谐滤波器的一具体实施例结构框图，包括调谐控制电路和微带调谐滤波电路，调谐控制电路的输出端与微带调谐滤波电路的调谐端连接，微带调谐滤波电路还包括信号输入端和信号输出端，信号输入端用于输入信号，信号输出端用于输出信号。通过使用微带调谐滤波电路可以有效的降低通带损耗，提高信号接收灵敏度。

作为技术方案的进一步改进，参考图1，调谐控制电路包括主控电路和数字模拟转换电路，主控电路与数字模拟转换电路连接，数字模拟转换电路的输出端与微带调谐滤波电路的调谐端连接。主控电路为单片机及其外围电路。参考图2，图2是本实用新型一种调谐滤波器的数字模拟转换电路的一具体实施例电路原理图，数字模拟转换电路为MCP4725型号的DAC芯片U1及其外围电路，DAC芯片U1通过I2C_CLK、I2C_DATA与主控电路连接。其中，主控电路用于控制DAC芯片U1输出相应的电压Vout；数字模拟转换电路用于将固定电压如5V转换为0～5V的连续电压(0～5V的任意电压，具体是多少伏取决于单片机发出的指令)。

作为技术方案的进一步改进，参考图1和图3，图3是本实用新型一种调谐滤波器的微带调谐滤波电路的一具体实施例电路原理图，微带调谐滤波电路包括第一电容C1、第二电容C2、第一微带线TL1、第二微带线TL2、第三微带线TL3、第四微带线TL4、第五微带线TL5、第六微带线TL6、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一变容二极管D1和第二变容二极管D2，第一电容C1的一端作为微带调谐滤波电路的信号输入端RF IN，第一电容C1的另一端与第一微带线TL1的一端、第三微带线TL3的一端连接，第三微带线TL3的另一端与第一电感L1的一端、第四微带线TL4的一端连接，第四微带线TL4的另一端与第三电感L3的一端、第一变容二极管D1的负极连接，第一变容二极管D1的负极与第二变容二极管D2的负极连接，第一变容二极管D1的负极作为微带调谐滤波电路的调谐端与调谐控制电路的输出端连接，第三电感L3的另一端与第二变容二极管D2的负极、第五微带线TL5的一端连接，第五微带线TL5的另一端与第二电感L2的一端、第六微带线TL6的一端连接，第六微带线TL6的另一端与第二微带线TL2一端、第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端作为微带调谐滤波电路的信号输出端RF OUT，第一微带线TL1的另一端、第二微带线TL2的另一端、第一电感L1的另一端、第二电感L2的另一端、第一变容二极管D1的正极、第二变容二极管D2的正极接地。进一步地，微带调谐滤波电路还包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，第一变容二极管D1的负极与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端作为微带调谐滤波电路的调谐端与调谐控制电路的输出端(图3中，调谐控制电路输出Vout至微带调谐滤波电路的调谐端)连接，第二电阻R2的另一端与第二变容二极管D2的负极连接。通过调谐控制电路控制第一变容二极管D1和第二变容二极管D2的反向电压即可实现调谐滤波器的频率调谐；利用微带调谐滤波电路不仅降低通带损耗，而且可以提高带外抑制。

其中，第一变容二极管和第二变容二极管是一个容值可以变化的电容，第一变容二极管和第二变容二极管的容值改变就会引起微带调谐滤波电路的通带中心频率发生变化；所以控制变容二极管的容值就能控制微带调谐滤波电路的通带中心频率，而变容二极管的容值变化是由加在其反向端的反向电压决定的，所以只要合理控制加在其反向端的反向电压就能实时控制变容二极管的容值。参考图4，图4是变容二极管的特性曲线图，VR是变容二极管的反向电压，CT是变容二极管的容值，随着反向电压VR的改变，变容二极管的容值CT也在做相应的改变；而这个方向电压可以在0～5V范围内进行改变，参考图1，用数字模拟转换电路可以做到这样一个效果，使输出电压进行0～5V的连续变化，再通过主控电路控制数字模拟转换电路，就能得到想要的滤波器通带频率。参考图2和3，主控电路通过一对I2C控制线(I2C_DATA、I2C_CLK)控制DAC芯片输出一个0～5V电压，此电压加在微带调谐滤波电路中的变容二极管的负极，变容二极管就会等效于一个电容(不同反向电压下的变容二极管容值不同)，那么此时的微带调谐滤波电路的通带就会对应一个频率值。例如，如果微带调谐滤波电路输入是500MHz的射频信号时，那么微带调谐滤波电路的通带中心频率就必须是500MHz，通过测试微带调谐滤波电路的中心频率在500MHz时，加在微带调谐滤波电路的反向电压是1.2V，那么此时就需要通过主控电路发一个指令出来使DAC芯片输出一个1.2V的电压加在微带调谐滤波电路的变容二极管的负极，使微带调谐滤波电路的通带中心频率移动到500MHz。

具体地，参考图3，第一微带线TL1和/或第二微带线TL2为宽0.72mm，长15.5mm的微带线。第三微带线TL3和/或第四微带线TL4和/或第五微带线TL5和/或第六微带线TL6为宽0.72mm，长12mm的微带线。微带线的尺寸使用ADS软件仿真计算得出，具体获取步骤如下：根据2πfL＝tanβZ0公式计算出电感对应的β值；式中的π为圆周率，f为调谐滤波电路的通带频率(这里取最大频率790M)，L为电感值，Z0为微带线特性阻抗，这里可取50Ω，如5.1nH的电感，带入上式可得出β＝26.84；在ADS的LineCalc工具填入相应数据如下：Er＝4.5为微带线板材介电常数、H为微带线板材厚度、T为表面导体厚度、Freq为调谐滤波电路的通带频率、Z0为微带线特性阻抗、E_Eff为计算出来的β值(例如上述5.1nH电感的β值)，其中，Er、H、T这几个值取决于微带线基本使用的材料；填入数据后，即可以转换得到微带线的尺寸值，例如，5.1nH的电感就转换成了长15.56mm，宽0.72mm的微带线，同理，可将3.3nH的电感转换为长12mm、宽0.72mm的微带线。

参考图3，8.2nH的第一电感L1、第二电感L2和82nH的第三电感L3不做转换，因为它们转换后的微带线的体积会非常大。因此，本实用新型在实现通道频率可调的基础上控制了产品体积，结构简单，集成化程度高。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种调谐滤波器，其特征在于，包括调谐控制电路和微带调谐滤波电路，所述调谐控制电路的输出端与微带调谐滤波电路的调谐端连接，所述微带调谐滤波电路还包括信号输入端和信号输出端，所述信号输入端用于输入信号，所述信号输出端用于输出信号。

2.根据权利要求1所述的一种调谐滤波器，其特征在于，所述调谐控制电路包括主控电路和数字模拟转换电路，所述主控电路与数字模拟转换电路连接，所述数字模拟转换电路的输出端与微带调谐滤波电路的调谐端连接。

3.根据权利要求2所述的一种调谐滤波器，其特征在于，所述数字模拟转换电路为MCP4725型号的DAC芯片及其外围电路。

4.根据权利要求2所述的一种调谐滤波器，其特征在于，所述主控电路为单片机及其外围电路。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种调谐滤波器，其特征在于，所述微带调谐滤波电路包括第一电容、第二电容、第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线、第六微带线、第一电感、第二电感、第三电感、第一变容二极管和第二变容二极管，所述第一电容的一端作为微带调谐滤波电路的信号输入端，所述第一电容的另一端与第一微带线的一端、第三微带线的一端连接，所述第三微带线的另一端与第一电感的一端、第四微带线的一端连接，所述第四微带线的另一端与第三电感的一端、第一变容二极管的负极连接，所述第一变容二极管的负极与第二变容二极管的负极连接，所述第一变容二极管的负极作为微带调谐滤波电路的调谐端与调谐控制电路的输出端连接，所述第三电感的另一端与第二变容二极管的负极、第五微带线的一端连接，所述第五微带线的另一端与第二电感的一端、第六微带线的一端连接，所述第六微带线的另一端与第二微带线的一端、第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端作为微带调谐滤波电路的信号输出端，所述第一微带线的另一端、第二微带线的另一端、第一电感的另一端、第二电感的另一端、第一变容二极管的正极、第二变容二极管的正极接地。

6.根据权利要求5所述的一种调谐滤波器，其特征在于，所述第一微带线和/或第二微带线为宽0.72mm，长15.5mm的微带线。

7.根据权利要求5所述的一种调谐滤波器，其特征在于，所述第三微带线和/或第四微带线和/或第五微带线和/或第六微带线为宽0.72mm，长12mm的微带线。

8.根据权利要求5所述的一种调谐滤波器，其特征在于，所述微带调谐滤波电路还包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一变容二极管的负极与第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与第二电阻的一端、第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端作为微带调谐滤波电路的调谐端与调谐控制电路的输出端连接，所述第二电阻的另一端与第二变容二极管的负极连接。