CN209517085U - 一种快速跳频的跳频滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种快速跳频的跳频滤波器，为了消除第一射频开关电路中的寄生电感，采用多个小电容C74‑C78并联，可显著降低电容的寄生电感，并且电容C74‑C78对称分布，可以得到两个幅度相同、方向相反的磁场向量，利用磁场向量耦合相互抵消的原理，可以减小甚至消除磁场，达到第一射频场效应管电路中寄生电感减小甚至为零的效果；通过选择开通速度为3ns的射频场效应管，驱动能力强的IXDD415驱动芯片，并且IXDD415驱动芯片的旁路电容以及第一射频开关电路的布局和走线满足电磁对称性要求，从而降低第一射频开关电路的等效电感，提高了射频场效应管开关速度。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通信领域，尤其涉及一种快速跳频的跳频滤波器。
背景技术
在无线通信中使用跳频技术是通信中主要的保密和抗干扰手段，通过指令码的改变来跳变通信频率，从而达到有效的避开干扰，提高通信效能；在发射时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。
跳频滤波器一般由一对射频开关电路和多个滤波器组成，通过切换射频开关电路选通不同的滤波器来实现跳频，其中射频开关电路是射频信号处理系统中的关键单元，射频开关电路由于具有工作频带宽、插入损耗低、开关时间短、容易集成等特点得到了广泛应用。射频开关电路的切换速度决定着跳频滤波器的跳频速度，现有技术中，通常使用MOSFET(金属氧化物场效应三极管)来实现开关的切换，典型MOSFET开通时间在20～50ns，显而易见切换速度不能满足跳频滤波器跳频的要求，并且MOSFET以及其外围电容容易产生寄生电感，电路走线的电感对于开通速度影响也很大。因此，本实用新型提供一种可以消除射频开关电路中的寄生电感和实现快速跳频的跳频滤波器。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出了一种可以消除射频开关电路中的寄生电感和实现快速跳频的跳频滤波器。
本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种快速跳频的跳频滤波器，其包括顺次电性连接的射频输入端子、第一射频开关电路、滤波器组件、第二射频开关电路和射频输出端子，以及微处理器，第一射频开关电路包括多个结构相同的第一射频场效应管电路和多个结构相同的第一开关驱动电路；
第二射频开关电路包括多个结构相同第二射频场效应管电路和多个结构相同第二开关驱动电路；
多个第一射频场效应管电路与多个第一开关驱动电路一一对应电性连接，多个第二射频场效应管电路与多个第二开关驱动电路一一对应电性连接；
微处理器分别与多个第一开关驱动电路和多个第二开关驱动电路电性连接，多个第一射频场效应管电路分别与射频输入端子和滤波器组件电性连接，多个第二射频场效应管电路分别与射频输出端子和滤波器组件电性连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，滤波器组件包括相互并联的多个滤波器；
多个滤波器分别与多个第一射频场效应管电路和多个第二射频场效应管一一对应电性连接。
进一步优选的，第一射频场效应管电路的数量、第一开关驱动电路的数量、第二射频场效应管电路的数量、第二开关驱动电路的数量和滤波器组件中的滤波器数量相等。
更进一步优选的，第一射频场效应管电路包括：射频场效应管Q5、射频场效应管Q6、电阻R29、电阻R30、电感L35、电感L36和电容C71-C78；
射频场效应管Q5的漏极通过电容C71与射频输入端子电性连接，电感L35的两端与射频场效应管Q5的漏极和源极一一对应电性连接，射频场效应管Q5的栅极通过串联的电阻R29和的电阻R30与射频场效应管Q6的栅极电性连接，电感L36的两端分别与射频场效应管Q6的源极和漏极一一对应电性连接，射频场效应管Q6的漏极与射频场效应管Q5的源极电性连接，射频场效应管Q6的源极通过电容C73接地，电容C74-C78相互并联，电容C74的一端与射频场效应管Q5的源极电性连接，电容C74的另一端与滤波器组件电性连接。
进一步优选的，第一开关驱动电路包括IXDD415驱动芯片、电阻R31-R38和电容C80-C91；
IXDD415驱动芯片的1-4引脚通过电阻R31与电源电性连接，电容C79-C85相互并联，电容C80的一端与电阻R31的一端电性连接，电容C80的另一端接地，IXDD415驱动芯片的11-14引脚通过电阻R34与电源电性连接，电容C86-C92相互并联，电容C91的一端与电阻R34的一端电性连接，电容C91的另一端接地，IXDD415驱动芯片的INA引脚和INB引脚一一对应通过电阻R37和电阻R38与微处理器电性连接，IXDD415驱动芯片的4个OUTA引脚和4个OUTB引脚与电阻R29和电阻R30之间的连接点电性连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，微处理器为EP1CT系列单片机；
EP1CT系列单片机的输出端与第一开关驱动电路、第二开关驱动电路和滤波器组件电性连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，跳频滤波器封装在金属外壳内。
本实用新型的一种快速跳频的跳频滤波器相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)为了消除第一射频开关电路中的寄生电感，采用多个小电容C74-C78并联，可显著降低电容的寄生电感，并且电容C74-C78对称分布，可以得到两个幅度相同、方向相反的磁场向量，利用磁场向量耦合相互抵消的原理，可以减小甚至消除磁场，达到第一射频场效应管电路中寄生电感减小甚至为零的效果；
(2)为了提高第一射频开关电路的隔离性能，在射频场效应管Q5和射频场效应管Q6的源极和漏极两端并联电感L35和电感L36，根据LC谐振原理，其中电容C为射频场效应管Q5和射频场效应管Q6的总寄生电容，当并联LC谐振在一定的频率上时，阻抗趋于无穷大，对于截止射频场效应管Q5和射频场效应管Q6，其阻抗值大于其寄生电容的阻抗值，可以提高开关电路的隔离性；
(3)通过选择开通速度为3ns的射频场效应管，驱动能力强的IXDD415驱动芯片，并且IXDD415驱动芯片的旁路电容以及第一射频开关电路的布局和走线满足电磁对称性要求，从而降低第一射频开关电路的等效电感，提高了射频场效应管开关速度；
(4)整个装置可以消除射频场效应管产生的寄生电感，提高第一射频开关电路和第二射频开关电路的隔离性能和射频场效应管开关速度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型一种快速跳频的跳频滤波器的结构图；
图2为本实用新型一种快速跳频的跳频滤波器中第一射频开关电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型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实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型的一种快速跳频的跳频滤波器，其包括顺次电性连接的射频输入端子、第一射频开关电路、滤波器组件、第二射频开关电路和射频输出端子，以及微处理器。
第一射频开关电路和第二射频开关电路用于选通滤波器，在本实施例中，如图1所示第一射频开关包括多个结构相同的第一射频场效应管电路和多个结构相同的第一开关驱动电路，第二射频开关电路包括多个结构相同的第二射频场效应管电路和多个结构相同的第二开关驱动电路，第一射频开关电路和第二射频开关电路的结构相同，因此，在此只介绍第一射频开关电路。
第一射频场效应管电路，用于开通或关闭滤波器通道，使射频信号选择性输出。在本实施例中，如图2所示，第一射频场效应管电路包括：射频场效应管Q5、射频场效应管Q6、电阻R29、电阻R30、电感L35、电感L36和电容C71-C78；具体的，射频场效应管Q5的漏极通过电容C71与射频输入端子电性连接，电感L35的两端与射频场效应管Q5的漏极和源极一一对应电性连接，射频场效应管Q5的栅极通过串联的电阻R29和的电阻R30与射频场效应管Q6的栅极电性连接，电感L36的两端分别与射频场效应管Q6的源极和漏极一一对应电性连接，射频场效应管Q6的漏极与射频场效应管Q5的源极电性连接，射频场效应管Q6的源极通过电容C73接地，电容C74-C78相互并联，电容C74的一端与射频场效应管Q5的源极电性连接，电容C74的另一端与滤波器组件电性连接。
其中，电容C72为隔直电容，将内部的直流偏置电压与外部信号隔离；射频场效应管Q5和射频场效应管Q6选用功率射频功率场效应管DE275，其开通关断时间小于3ns，当射频场效应管Q5和射频场效应管Q6的栅极电压为高电平时，射频场效应管Q5和射频场效应管Q6导通，开关处于发送状态，导通的射频场效应管Q5和射频场效应管Q6可以把泄露的信号接地，从而提高开关的隔离度；当射频场效应管Q5和射频场效应管Q6的栅极电压为低电平，射频场效应管Q5和射频场效应管Q6截止，开关处于关闭状态；为了提高第一射频开关电路的隔离性能，在射频场效应管Q5和射频场效应管Q6的源极和漏极两端并联电感L35和电感L36，根据LC谐振原理，其中电容C为射频场效应管Q5和射频场效应管Q6的总寄生电容，当并联LC谐振在一定的频率上时，阻抗趋于无穷大，对于截止射频场效应管Q5和射频场效应管Q6，其阻抗值大于其寄生电容的阻抗值，提高开关电路的隔离性。由于射频场效应管Q5和射频场效应管Q6到RFOUT端之间的电容容值越大其寄生电感也越大，为了降低电容的寄生电感对电路性能的影响，本实施例中采用多个小电容C74-C78并联，可显著降低电容的寄生电感，并且电容C74-C78对称分布，保证在射频场效应管Q5开通的瞬间电流I3和射频场效应管Q6开通的瞬间电流I4大小相等并在空间形成电磁对称性，利用两个幅度相同、方向相反的磁场向量的耦合而相互抵消，可以减小甚至消除磁场，达到第一射频场效应管电路中寄生电感减小甚至为零的效果。
第一开关驱动电路，驱动射频场效应管快速开启或关闭。在本实施例中，如图2所示，第一开关驱动电路包括IXDD415驱动芯片、电阻R31-R38和电容C80-C91；具体的，IXDD415驱动芯片的1-4引脚通过电阻R31与电源电性连接，电容C79-C85相互并联，电容C80的一端与电阻R31的一端电性连接，电容C80的另一端接地，IXDD415驱动芯片的11-14引脚通过电阻R34与电源电性连接，电容C86-C92相互并联，电容C91的一端与电阻R34的一端电性连接，电容C91的另一端接地，IXDD415驱动芯片的INA引脚和INB引脚一一对应通过电阻R37和电阻R38与微处理器电性连接，IXDD415驱动芯片的4个OUTA引脚和4个OUTB引脚与电阻R29和电阻R30之间的连接点电性连接。
其中，IXDD415驱动芯片双路输出，每路输出能力可达15A，开通关断时间小于3ns；电容C80-C85和电容C86-C91均为旁路电容，另外电容C80-C85和电容C86-C91在空间上对称分布，且取值相等，保证了IXDD415驱动芯片的OUTA到射频场效应管Q5的电流I1与IXDD415驱动芯片的OUTB到射频场效应管Q6的电流I2大小相等并在空间上形成电磁对称性，从而降低第一射频开关电路的等效电感，提高了射频场效应管开关速度。
滤波器组件，包含多个结构相同的滤波器，每个滤波器的频率范围不同，通过使不同频段的滤波器工作，可以实现跳频的功能。在本实施例中，如图1所示，第一射频场效应管电路的数量、第一开关驱动电路的数量、第二射频场效应管电路的数量、第二开关驱动电路的数量和滤波器组件中的滤波器数量相等，且多个滤波器与多个第一射频场效应管电路和多个第二射频场效应管一一对应电性连接；另外，滤波器组件属于现有技术，在此不再累述。
在本实施例中，微处理器为EP1CT系列单片机。该系列的单片机均可以使用，EP1CT系列单片机的输出端与第一开关驱动电路、第二开关驱动电路和滤波器组件电性连接，EP1CT系列单片机通过输出高低电平来控制第一射频场效应管电路的开通和关断。另外，本实施例中，跳频滤波器封装在金属外壳内，保证了复杂的电磁抗干扰能力。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种快速跳频的跳频滤波器，其包括顺次电性连接的射频输入端子、第一射频开关电路、滤波器组件、第二射频开关电路和射频输出端子，以及微处理器，其特征在于：所述第一射频开关电路包括多个结构相同的第一射频场效应管电路和多个结构相同的第一开关驱动电路；
所述第二射频开关电路包括多个结构相同第二射频场效应管电路和多个结构相同第二开关驱动电路；
多个所述第一射频场效应管电路与多个第一开关驱动电路一一对应电性连接，多个所述第二射频场效应管电路与多个第二开关驱动电路一一对应电性连接；
所述微处理器分别与多个第一开关驱动电路和多个第二开关驱动电路电性连接，多个第一射频场效应管电路分别与射频输入端子和滤波器组件电性连接，多个第二射频场效应管电路分别与射频输出端子和滤波器组件电性连接。
2.如权利要求1所述的一种快速跳频的跳频滤波器，其特征在于：所述滤波器组件包括相互并联的多个滤波器；
多个所述滤波器分别与多个第一射频场效应管电路和多个第二射频场效应管一一对应电性连接。
3.如权利要求2所述的一种快速跳频的跳频滤波器，其特征在于：所述第一射频场效应管电路的数量、第一开关驱动电路的数量、第二射频场效应管电路的数量、第二开关驱动电路的数量和滤波器组件中的滤波器数量相等。
4.如权利要求3所述的一种快速跳频的跳频滤波器，其特征在于：所述第一射频场效应管电路包括：射频场效应管Q5、射频场效应管Q6、电阻R29、电阻R30、电感L35、电感L36和电容C71-C78；
所述射频场效应管Q5的漏极通过电容C71与射频输入端子电性连接，电感L35的两端与射频场效应管Q5的漏极和源极一一对应电性连接，射频场效应管Q5的栅极通过串联的电阻R29和的电阻R30与射频场效应管Q6的栅极电性连接，电感L36的两端分别与射频场效应管Q6的源极和漏极一一对应电性连接，射频场效应管Q6的漏极与射频场效应管Q5的源极电性连接，射频场效应管Q6的源极通过电容C73接地，电容C74-C78相互并联，电容C74的一端与射频场效应管Q5的源极电性连接，电容C74的另一端与滤波器组件电性连接。
5.如权利要求4所述的一种快速跳频的跳频滤波器，其特征在于：所述第一开关驱动电路包括IXDD415驱动芯片、电阻R31-R38和电容C80-C91；
所述IXDD415驱动芯片的1-4引脚通过电阻R31与电源电性连接，电容C79-C85相互并联，电容C80的一端与电阻R31的一端电性连接，电容C80的另一端接地，IXDD415驱动芯片的11-14引脚通过电阻R34与电源电性连接，电容C86-C92相互并联，电容C91的一端与电阻R34的一端电性连接，电容C91的另一端接地，IXDD415驱动芯片的INA引脚和INB引脚一一对应通过电阻R37和电阻R38与微处理器电性连接，IXDD415驱动芯片的4个OUTA引脚和4个OUTB引脚与电阻R29和电阻R30之间的连接点电性连接。
6.如权利要求1所述的一种快速跳频的跳频滤波器，其特征在于：所述微处理器为EP1CT系列单片机；
所述EP1CT系列单片机的输出端与第一开关驱动电路、第二开关驱动电路和滤波器组件电性连接。
7.如权利要求1所述的一种快速跳频的跳频滤波器，其特征在于：所述跳频滤波器封装在金属外壳内。
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| CN201920324969.2U CN209517085U (zh) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | 一种快速跳频的跳频滤波器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112953491A (zh) * | 2021-02-12 | 2021-06-11 | 上海韦玏微电子有限公司 | 一种射频开关的偏置电路及方法 |
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