CN210225363U - 一种带通滤波器、接收机及通信装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种带通滤波器、接收机及通信装置，该带通滤波器包括匹配电感和谐振器，匹配电感分别与信号输入端以及信号输出端连接，用以滤除输入信号中的高频干扰信号；谐振器与匹配电感连接，用于控制带通滤波器的通频带范围；其中，谐振器包括谐振电容，谐振电容与电压控制端连接，谐振电容的电容值与电压控制端输出的电压值成比例，进而使得谐振器输出不同的谐振频率，以对输入信号进行滤波。通过上述方式，本申请能够提升对高频率的干扰信号的抑制度。

Description

一种带通滤波器、接收机及通信装置

技术领域

本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种带通滤波器、接收机及通信装置。

背景技术

随着无线通讯技术的发展，频谱越来越饱和，人们尝试开发各种频谱的新应用，而对于较低频率的通讯，使用高本振信号的超外差结构的收发机。

超外差结构的接收机在低噪声放大器的前后都要加上一个带通滤波器，用以抑制非有用信号对接收机带来的干扰，通常使用本振信号低于射频信号的方案，很多特殊干扰信号(诸如镜像频率干扰以及半本振干扰等)的频率也是低于射频信号的，因此在带通滤波器的设计上需要对低频部分的抑制更强，而高频部分的抑制则没那么高的要求，正是因为这样的结构，在本振信号高于射频信号的方案中，它无法满足对大部分特殊干扰信号的抑制。

本申请的发明人在长期研发中发现，目前所采用的带通滤波器是针对低本振方案所产生的杂散信号进行抑制的，必须辅以带阻滤波器才能对因使用高本振信号而产生的杂散信号进行有效的抑制，对使用高本振信号的超外差结构的收发机所产生的杂散信号抑制较弱；在高本振方案中使用的滤波器仍是沿用低本振方案的电容耦合带通滤波器，并在此带通滤波器之外又附加了一个简单的带阻滤波器，以达到对高频杂散干扰信号的抑制，带通滤波器需要与带阻滤波器或低通滤波器的组合，导致成本的提升，且调试过程中需要调试两个滤波器，导致调试的复杂性提升。

发明内容

本申请主要解决的问题是提供一种带通滤波器、接收机及通信装置，能够提升对高频率的干扰信号的抑制度。

为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是提供一种带通滤波器，该带通滤波器包括：匹配电感和谐振器，匹配电感分别与信号输入端以及信号输出端连接，用以滤除输入信号中的高频干扰信号；谐振器与匹配电感连接，用于控制带通滤波器的通频带范围；其中，谐振器包括谐振电容，谐振电容与电压控制端连接，谐振电容的电容值与电压控制端输出的电压值成比例，进而使得谐振器输出不同的谐振频率，以对输入信号进行滤波。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一技术方案是提供一种接收机，该接收机包括：天线、低噪声放大器、第一带通滤波器、振荡器以及混频器，天线用于接收射频信号；低噪声放大器与天线连接，用于对射频信号进行放大；第一带通滤波器与低噪声放大器连接，用于对放大后的射频信号进行滤波；振荡器用于产生本地振荡信号；混频器分别与第一带通滤波器以及振荡器连接，用于对本地振荡信号与第一带通滤波器输出的信号进行混频；其中，第一带通滤波器包括互相连接的匹配电感和谐振器，匹配电感分别与低噪声放大器以及混频器连接，用以滤除放大后的射频信号中的高频干扰信号；谐振器用于控制第一带通滤波器的通频带范围，谐振器包括谐振电容，谐振电容与电压控制端连接，谐振电容的电容值与电压控制端输出的电压值成比例，进而使得谐振器输出不同的谐振频率，以对低噪声放大器输出的信号进行滤波。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一技术方案是提供一种通信装置，该种通信装置包括互相连接的发射机与接收机，发射机用于利用基带信号将载波信号调制成射频信号，并将射频信号发射出去，接收机用于接收发射机发送的射频信号，并对射频信号进行处理以得到基带信号，接收机为上述的接收机。

通过上述方案，本申请的有益效果是：将谐振器与匹配电感连接，利用电压控制端输出的电压控制谐振器中的谐振电容的电容值，使得谐振电容的电容值跟随电压控制端输出的电压值变化，改变谐振器输出的谐振频率，从而滤除输入信号中的干扰信号，能够滤除输入信号的夹杂的高频干扰信号以及低频干扰信号，提升对高频率的干扰信号的抑制度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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。其中：

图1是本申请提供的带通滤波器一实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的带通滤波器另一实施例的结构示意图；

图3是本申请提供的接收机一实施例的结构示意图；

图4是图3所示的接收机中第一带通滤波器、低噪声放大器以及第二带通滤波器的电路结构示意图；

图5是本申请提供的通信装置一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参阅图1，图1是本申请提供的带通滤波器一实施例的结构示意图；该带通滤波器包括：匹配电感11和谐振器12。

匹配电感11分别与信号输入端Sin以及信号输出端Sout连接，用以滤除输入信号中的高频干扰信号。

由于电感具有通低频阻高频的特性，因而输入信号中夹杂的高频干扰信号无法通过匹配电感11传输至信号输出端Sout，高频干扰信号能够被滤除，使得输入信号中的有用信号通过带通滤波器输出。

谐振器12与匹配电感11连接，用于控制带通滤波器的通频带范围；谐振器12包括谐振电容121，谐振电容121与电压控制端CV连接，谐振电容121的电容值与电压控制端CV输出的电压值成比例，进而使得谐振器12输出不同的谐振频率，以对输入信号进行滤波。

通过向电压控制端CV输入不同的电压，使得谐振电容121的电容值发生改变，从而改变谐振器12的谐振频率，以滤除输入信号中的干扰信号。

通过将匹配电感11分别与信号输入端Sin以及信号输出端Sout连接，滤除输入信号中夹杂的高频干扰信号，将谐振器12与匹配电感11 连接，利用电压控制端CV输出的电压控制谐振器12中的谐振电容121 的电容值，谐振电容121的电容值跟随电压控制端CV输出的电压值变化，使得谐振器12输出的谐振频率改变，以滤除输入信号中的干扰信号，提升对高频率的干扰信号的抑制度。

继续参阅图1，匹配电感11包括第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3，谐振电容121包括第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3，第一电感L1的一端与信号输入端Sin连接，第一电容C1的一端、第二电容C2的一端以及第二电感L2的一端连接至第一电感L1的另一端，第一电容C1的另一端接地，第二电容C2的另一端通过第三电容C3接地，第二电感L2的另一端与信号输出端Sout连接，第三电感L3的一端与第一电容C1的一端连接，第三电感L3的另一端接地。

进一步地，第三电容C3为变容二极管，第三电容C3的正极接地，第三电容C3的负极与第二电容C2的另一端连接，第三电容C3的负极进一步通过第一电阻R1与电压控制端CV连接。

谐振电容121的电容值由第一电容C1、第二电容C2和第三电容 C3的电容值确定，谐振电容121的电容值与电压控制端CV输出的电压值成反比，谐振频率与谐振电容121的电容值成反比；具体地，当电压控制端CV的输出电压增大时，第三电容C3的电容值减小，串联的第二电容C2和第三电容C3的总电容值减小，由于第一电容C2与串联的第二电容C2以及第三电容C3并联，因而谐振电容121的电容值减小；由于谐振频率与电容值成反比，因而当谐振电容121的电容值减小时，谐振器12的谐振频率增大。

进一步地，图1所示为一阶带通滤波器，为了增强滤波效果，本申请还可采用高阶带通滤波器，如图2所示的二阶带通滤波器，对于二阶带通滤波器，匹配电感11还包括第四电感L4，第四电感L4的一端和第二电感L2的另一端连接至另一谐振器12，第四电感L4的另一端连接信号输出端Sout。

在一具体的实施例中，第一电感L1的电感值为82nH，第二电感L2 的电感值为220nH，第三电感L3的电感值为27nH，第四电感L4的电感值与第一电感L1的电感值相同，第一电容C1的电容值为33pF，第二电容C2的电容值为82pF，第一电阻R1的电阻值为100KΩ。

当电压控制端CV的输出电压为1V时，得到的二阶带通滤波器的测试参数如下表一所示：

表一电压控制端输出的电压为1V时带通滤波器的参数

其中，S11是输入端对信号反射的指标，S12是反向隔离度的指标， S21是插入损耗的指标，S22是输出端对信号反射的指标。

当电压控制端CV的输出电压为4V时，得到的二阶带通滤波器的测试参数如下表二所示：

表二电压控制端输出的电压为4V时带通滤波器的参数

从表一和表二可以看出在相同频率的情况下，本申请相比从现有技术频率对应的值均较小，采用本申请的带通滤波器可减小插入损耗和反射系数。

通过改变带通滤波器的耦合形式，无需额外增加带阻滤波器或限波器，便可提升高频点的抑制度，能够解决高本振超外差接收机接收抗扰度差的问题，无需复杂的调试。

通过调整电压控制端CV的输出电压使得第三电容C3的电容值改变，进而使得谐振电容121的电容值发生改变，不仅能通过三个电感(L1、 L2和L3)抑制高频干扰信号通过带通滤波器，还能利用电容值随电压控制端CV的输出电压发生改变的谐振器来实现对谐振频率的控制，达到带通滤波的目的，提升对高频率的干扰信号的抑制度。

参阅图3，图3是本申请提供的接收机一实施例的结构示意图，该接收机包括：天线311、低噪声放大器312、第一带通滤波器313、振荡器314以及混频器315。

天线311用于接收射频信号。

低噪声放大器312与天线311连接，用于对射频信号进行放大。

第一带通滤波器313与低噪声放大器312连接，用于对放大后的射频信号进行滤波。

振荡器314用于产生本地振荡信号。

混频器315分别与第一带通滤波器313以及振荡器314连接，用于对本地振荡信号与第一带通滤波器313输出的信号进行混频。

第一带通滤波器313包括互相连接的匹配电感3131和谐振器3132，匹配电感3131分别与低噪声放大器312以及混频器315连接，用以滤除放大后的射频信号中的高频干扰信号；谐振器3132用于控制带通滤波器313的通频带范围，谐振器3132包括谐振电容(图中未示出)，谐振电容与电压控制端(图中未示出)连接，谐振电容的电容值与电压控制端输出的电压值成比例，进而使得谐振器3132输出不同的谐振频率，以对低噪声放大器312输出的信号进行滤波。

通过利用天线311接收射频信号，第一带通滤波器313对低噪声放大器312输出的放大后的射频信号进行滤除；将匹配电感3131分别与低噪声放大器312以及混频器315连接，将谐振器3132与匹配电感3131 连接，利用电压控制端输出的电压控制谐振器3132中的谐振电容的电容值，使得谐振电容的电容值跟随电压控制端输出的电压值变化，改变谐振器3132输出的谐振频率，从而滤除输入信号中的干扰信号；第一带通滤波器313能够滤除输入信号的夹杂的高频干扰信号以及低频干扰信号，提升对高频率的干扰信号的抑制度，增强接收机的抗干扰性。

继续参阅图3，接收机还包括开关317、第二带通滤波器318、中频滤波器319、中频放大器320以及解调器321。

开关317分别与低通滤波器316以及第二带通滤波器318连接，用于控制低通滤波器316和第二带通滤波器318的导通，第二带通滤波器318用于对低通滤波器316输出的信号进行滤除，并将滤波后的信号输入至低噪声放大器312。

可以理解的，当接收机和发射机(图中未示出)不共用天线311时，不需要使用开关317，此时发射机和接收机分别连接一天线311。

参阅图4，图4是图3中第二带通滤波器318、低噪放大器312以及第一带通滤波器313的电路结构示意图。

第二带通滤波器318包括互相连接的限波电路3181和带通电路 3182，限波电路3181与开关317连接，带通电路3182与低噪声放大器 312连接。

限波电路3181包括第七电阻R7、第六电感L6、第七电感L7、第七电容C7、第八电容C8以及第九电容C9。

第六电感L6的一端与开关317连接，第六电感L6的另一端与第七电容C7的一端以及第八电容C8的一端连接至带通电路3182的输入端，第七电容C7的另一端接地，第八电容C8的另一端与第九电容C9的一端连接，第九电容C9的另一端通过第七电感L7接地，第七电阻R7的一端与第八电容C8的另一端连接，第七电阻R7的另一端连接至电压控制端CV。

在开关317将低通滤波器316与第二带通滤波器318导通后，第二带通滤波器318对低通滤波器316输出的信号进一步滤波，以滤除射频信号中的低频干扰信号和高频干扰信号，并将滤除后的信号发送至低噪声放大器312进行放大。

低噪声放大器312包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、三极管T、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6以及第五电感L5，三极管T可以为NPN型三极管。

第二电阻R2的一端与三极管T的基极连接，第二电阻R2的另一端与第四电容C4的一端连接，第四电容C4的另一端连接三极管T的集电极，三极管T的基极与第二带通滤波器318的输出端连接，三极管T的集电极通过第五电容C5连接至匹配电感3131，三极管T的发射极通过第三电阻R3接地，第四电阻R4、第五电感L5以及第六电容C6的一端连接至电源VCC，第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端连接至三极管T的基极，第五电阻R5的另一端接地，第五电感L5的另一端通过第六电阻R6连接至三极管T的集电极，第六电容C6的另一端接地。

低噪声放大器312利用由三极管T、电感、电容以及电阻组成的电路对第二带通滤波器318输出的信号进行放大，并将放大后的射频信号发送至第一带通滤波器313进行滤波。

第一带通滤波器313包括互相连接的匹配电感3131和谐振器3132，谐振器3132中的谐振电容包括第一电容C1、第二电容C2和第三电容 C3，匹配电感3131包括第一电感L1和第二电感L2，第一电感L1的一端与低噪声放大器312的输出端连接，第一电容C1的一端、第二电容 C2的一端以及第二电感L2的一端连接至第一电感L1的另一端，第一电容C1的另一端接地，第二电容C2的另一端通过第三电容C3接地，第二电感L2的另一端与混频器315的输入端连接。

第三电容C3为变容二极管，第三电容C3的正极接地，第三电容 C3的负极与第二电容C2的另一端连接，第三电容C3的负极进一步通过第一电阻R1与电压控制端CV连接；谐振电容的电容值与电压控制端CV输出的电压值成反比，谐振频率与谐振电容的电容值成反比。

谐振器3132还包括第三电感L3，第三电感L3的一端与第一电容 C1的一端连接，第三电感L3的另一端接地。

继续参阅图4，匹配电感3131还可包括第四电感L4，第四电感L4 的一端和第二电感L2的另一端连接至另一谐振器3132，第四电感L4 的另一端连接混频器315的输入端，此第一带通滤波器313为二阶带通滤波器，可以理解地，第一带通滤波器313的阶数并入仅限于此，可根据需要进行调整。

第一带通滤波器313对放大后的射频信号进行滤波，并将滤除后的信号发送至混频器315，使得混频器315对振荡器314输出的本地振荡信号以及第一带通滤波器313输出的信号进行下变频。

中频滤波器319与混频器315连接，用以对混频器315输出的信号进行滤除；中频放大器320与中频滤波器319连接，用于对中频滤波器 319输出的信号进行放大，解调器321与中频放大器320连接，用于对中频放大器320输出的中频信号进行解调，以得到基带信号，从而完成对射频信号的解调。

通过修改位于低噪声放大器312后的第一带通滤波器313的耦合形式，无需额外增加带阻滤波器或限波器，便可提升对高频点的抑制度，简化了接收机的第一带通滤波器313，能够解决高本振超外差接收机接收抗扰度差的问题，降低接收电路的调试难度，节省调试时间，使用更小的空间以及更少的器件便可实现带通滤波的功能。

通过天线311接收射频信号，当开关317连通低通滤波器316与第二带通滤波器318时，第二带通滤波器318对低通滤波器316输出的信号进一步滤波，并利用低噪声放大器312对滤波后的信号进行放大，再通过第一带通滤波器313对低噪声放大器312输出的放大后的射频信号进行滤除；由于第一带通滤波器313能够抑制高频干扰信号进入混频器 315，减少了混频后的信号中夹杂的干扰信号，提升对高频率的干扰信号的抑制度，增强接收机的抗干扰性。

参阅图5，图5是本申请提供的通信装置一实施例的结构示意图，该通信装置包括互相连接的发射机51与接收机52，发射机51用于利用基带信号将载波信号调制成射频信号，并将射频信号发射出去，接收机 52用于接收发射机51发送的射频信号，并对射频信号进行处理以得到基带信号，接收机51为上述实施例中的接收机。

以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种带通滤波器，其特征在于，包括：

匹配电感，分别与信号输入端以及信号输出端连接，用以滤除输入信号中的高频干扰信号；

谐振器，与所述匹配电感连接，用于控制所述带通滤波器的通频带范围；

其中，所述谐振器包括谐振电容，所述谐振电容与电压控制端连接，所述谐振电容的电容值与所述电压控制端输出的电压值成比例，进而使得所述谐振器输出不同的谐振频率，以对所述输入信号进行滤波。

2.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，

所述谐振电容的电容值与所述电压控制端输出的电压值成反比，所述谐振频率与所述谐振电容的电容值成反比；所述谐振电容包括第一电容、第二电容和第三电容，所述匹配电感包括第一电感和第二电感，所述第一电感的一端与所述信号输入端连接，所述第一电容的一端、所述第二电容的一端以及所述第二电感的一端连接至所述第一电感的另一端，所述第一电容的另一端接地，所述第二电容的另一端通过所述第三电容接地，所述第二电感的另一端与所述信号输出端连接。

3.根据权利要求2所述的带通滤波器，其特征在于，

所述第三电容为变容二极管，所述第三电容的正极接地，所述第三电容的负极与所述第二电容的另一端连接，所述第三电容的负极进一步通过第一电阻与所述电压控制端连接。

4.根据权利要求2所述的带通滤波器，其特征在于，

所述谐振器还包括第三电感，所述第三电感的一端与所述第一电容的一端连接，所述第三电感的另一端接地。

5.根据权利要求2所述的带通滤波器，其特征在于，

所述匹配电感还包括第四电感，所述第四电感的一端和所述第二电感的另一端连接至另一谐振器，所述第四电感的另一端连接所述信号输出端。

6.一种接收机，其特征在于，包括：

天线，用于接收射频信号；

低噪声放大器，与所述天线连接，用于对所述射频信号进行放大；

第一带通滤波器，与所述低噪声放大器连接，用于对放大后的所述射频信号进行滤波；

振荡器，用于产生本地振荡信号；

混频器，分别与所述第一带通滤波器以及所述振荡器连接，用于对所述本地振荡信号与所述第一带通滤波器输出的信号进行混频；

其中，所述第一带通滤波器包括互相连接的匹配电感和谐振器，所述匹配电感分别与所述低噪声放大器以及所述混频器连接，用以滤除放大后的所述射频信号中的高频干扰信号；所述谐振器用于控制所述第一带通滤波器的通频带范围，所述谐振器包括谐振电容，所述谐振电容与电压控制端连接，所述谐振电容的电容值与所述电压控制端输出的电压值成比例，进而使得所述谐振器输出不同的谐振频率，以对所述低噪声放大器输出的信号进行滤波。

7.根据权利要求6所述的接收机，其特征在于，所述接收机还包括低通滤波器、开关、第二带通滤波器、中频滤波器、中频放大器以及解调器，

所述开关分别与所述低通滤波器以及所述第二带通滤波器连接，用于控制所述低通滤波器和所述第二带通滤波器的导通，所述第二带通滤波器用于对所述低通滤波器输出的信号进行滤除，并将滤波后的信号输入至所述低噪声放大器，所述中频滤波器与所述混频器连接，用以对所述混频器输出的信号进行滤除，所述中频放大器与所述中频滤波器连接，用于对所述中频滤波器输出的信号进行放大，所述解调器与所述中频放大器连接，用于对所述中频放大器输出的中频信号进行解调，以得到基带信号。

8.根据权利要求7所述的接收机，其特征在于，

所述低噪声放大器包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、三极管、第四电容、第五电容、第六电容以及第五电感，所述第二电阻的一端与所述三极管的基极连接，所述第二电阻的另一端与所述第四电容的一端连接，所述第四电容的另一端连接所述三极管的集电极，所述三极管的基极与所述第二带通滤波器的输出端连接，所述三极管的集电极通过第五电容连接至所述匹配电感，所述三极管的发射极通过所述第三电阻接地，所述第四电阻、所述第五电感以及所述第六电容的一端连接至电源，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端连接至所述三极管的基极，所述第五电阻的另一端接地，所述第五电感的另一端通过所述第六电阻连接至所述三极管的集电极，所述第六电容的另一端接地。

9.根据权利要求7所述的接收机，其特征在于，

所述第二带通滤波器包括互相连接的限波电路和带通电路，所述限波电路与所述开关连接，所述带通电路与所述低噪声放大器连接，所述限波电路包括第七电阻、第六电感、第七电感、第七电容、第八电容以及第九电容，所述第六电感的一端与所述开关连接，所述第六电感的另一端与所述第七电容的一端以及所述第八电容的一端连接至所述带通电路的输入端，所述第七电容的另一端接地，所述第八电容的另一端与所述第九电容的一端连接，所述第九电容的另一端通过所述第七电感接地，所述第七电阻的一端与所述第八电容的另一端连接，所述第七电阻的另一端连接至所述电压控制端。

10.一种通信装置，其特征在于，包括互相连接的发射机与接收机，所述发射机用于利用基带信号将载波信号调制成射频信号，并将所述射频信号发射出去，所述接收机用于接收所述发射机发送的射频信号，并对所述射频信号进行处理以得到所述基带信号，所述接收机为如权利要求6-9中任一项所述的接收机。

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