CN216414268U

CN216414268U - 可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路

Info

Publication number: CN216414268U
Application number: CN202220595637.XU
Authority: CN
Inventors: 蔡树青; 谭荣华; 廖理华; 刘政春; 李智慧
Original assignee: Chengdu Zhimingda Electronic Co ltd
Current assignee: Chengdu Zhimingda Electronic Co ltd
Priority date: 2022-03-18
Filing date: 2022-03-18
Publication date: 2022-04-29
Anticipated expiration: 2032-03-18

Abstract

本实用新型涉及LC集总参数滤波器电路领域，具体地涉及一种结构简单、提高滤波效果的可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路。包括多个并列的第一耐高压电容，该第一耐高压电容的一端接地，在相邻两个第一耐高压电容之间的接地端连接有LC谐振回路，该LC谐振回路包括第二耐高压电容和绕制电感。本实用新型的可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路，通过选择第一耐高压电容、第二耐高压电容以及绕制电感，解决了由传统形式的贴片电容、电感的非线性的影响，使得其组成的LC滤波器在低频时高峰峰值输入信号，导致自身激励起谐波，进而带来谐波幅度较高的问题，具有结构简单、提高滤波效果的特点，可有效抑制低频高峰峰值输出信号的谐波。

Description

可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路

技术领域

本实用新型涉及LC集总参数滤波器电路领域，具体地涉及一种结构简单、提高滤波效果的可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路。

背景技术

随着信息产业和无线通信系统的蓬勃发展，电磁波频带出现相对拥挤的状态，频带资源的划分更加精细，分配到各类通信系统的频率间隔越来越密，对滤波器的性能提出了更高的要求。

滤波器被广泛的应用于通信、导航、电子对抗、导弹制导、仪器仪表等系统中，是通讯电路中至关重要的器件，其性能的优劣往往直接影响整个通信系统的性能指标。滤波器是一种对频率具有选择性的二端口网络，它的主要作用是抑制不需要的信号，使其不能通过滤波器，只让需要的信号通过。滤波器可以有效的屏蔽各类干扰信号、降低噪声信号，实现频分复用，所以在接收机系统、捷变频收发系统中以及AD采集电路的信号输入链路中具有举足轻重的作用。

通常，LC滤波器的应用频率范围为1kHz～2000MHz。随着频率的增加，由于受限于其中电感、电容的分布参数的影响，以及工艺的影响，其电容、电感量很难达到仿真中所需要的值，因此，对于高频（＞2000MHz）信号，通常会采用其他结构的滤波器，例如，微带线滤波器、腔体滤波器、管状滤波器等。对于低频信号，例如，30MHz～1000MHz频段的信号通常都会选择LC集总参数滤波器来实现，通过原理图仿真，或者更进一步地原理图与PCB的联合仿真将会使得仿真与实测有很高的吻合度，极大地减轻后续滤波器的调试工作。

而对于更低频段的信号尤其是高峰峰值输出的1kHz～1MHz的信号，在采用LC滤波器的基础上，还需特别关注电容、电感的非线性的影响。否则会出现滤波器在频域中有很好的幅频特性，但是在时域中仍然表现出极差的电压-时间特性，尤其在频谱分析仪中实测频谱特性表现出极差的频谱特性。

文献1，发明专利CN104835999A中公开了一种表面贴装的50欧姆阻抗输入端口、串并联谐振单元和表面贴装的50欧姆阻抗输出端口，上述结构均采用多层低温共烧陶瓷工艺技术实现VLF频段超低频超窄带低通滤波器。

文献2，发明专利CN106301272A中公开了一种小型低频LC微波滤波器。传输线微带板上设有二排传输线，传输线上设有高Q电容，通过高Q电容上并联高Q绕线电感构成相应的谐振器，谐振器之间互相连接，可在很小的体积下实现很低频的谐振，再引入高Q绕线线圈将高Q电容之间连接起来，通过其与谐振器共同谐振，打破谐振器间隔至少1/4波长的规律。

文献3，发明专利CN112202417A中公开了一种通过七个LC谐振电路分别会对输入的射频信号进行选频滤波作用，通过七次的选频滤波器的效果叠加，再利用第四并联LC谐振电路中添加的串联电容电感引入的传输极点，使得LC低频带通滤波器的带外抑制性能在不增加滤波器阶数，影响滤波器带内损耗的情况下得到极大优化。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种结构简单、提高滤波效果的可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路，可有效抑制低频高峰峰值输出信号的谐波。

本实用新型通过以下技术方案实现：可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路，包括多个并列的第一耐高压电容，该第一耐高压电容的一端接地，在相邻两个第一耐高压电容之间的接地端连接有LC谐振回路，该LC谐振回路包括第二耐高压电容和绕制电感。

为更好地实现本实用新型，所述的第一耐高压电容包括第一电容、第二电容、第三电容以及第四电容；所述的第二耐高压电容包括第五电容、第六电容以及第七电容，相应的绕制电感包括第一电感、第二电感以及第三电感。

为更好地实现本实用新型，所述的第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容以及第七电容均采用CBB81系列电容。

为更好地实现本实用新型，所述的CBB81系列电容采用CBB81-2KV822J、CBB81-152J2KV、CBB81-2000V682J、CBB81-103J2000V以及CBB81-473J2000V。

为更好地实现本实用新型，所述的第一电感、第二电感以及第三电感均采用聚四氟乙烯骨架作为绕制骨架。

为更好地实现本实用新型，所述的绕制骨架为空心圆柱形，且其外径为20mm～25mm。

为更好地实现本实用新型，所述的绕制骨架上采用纯铜漆包线绕制成电感线圈。

为更好地实现本实用新型，所述的纯铜漆包线的直径为0.30mm～0.50mm。

本实用新型与现有技术相比，至少具有以下优点和有益效果：本实用新型的可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路，通过选择第一耐高压电容、第二耐高压电容以及绕制电感，解决了由传统形式的贴片电容、电感的非线性的影响，使得其组成的LC滤波器在低频时高峰峰值输入信号，导致自身激励起谐波，进而带来谐波幅度较高的问题，具有结构简单、提高滤波效果的特点，可有效抑制低频高峰峰值输出信号的谐波。

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是本实用新型可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路的一种结构示意图；

图2是本实用新型可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路测试AD板卡性能的系统框图；

图3是信号发生器与AD板卡之间未加滤波器，AD板卡的Matlab采集图；

图4是传统0603普通封装贴片电容与1210封装绕线贴片电感组成的滤波器的实测幅频特性曲线；

图5是信号发生器与AD板卡之间加传统贴片封装构成的LC滤波器，AD采集板的Matlab采集图；

图6是本实用新型可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路的实测幅频特性曲线；

图7是信号发生器与AD板卡之间加本实用新型CBB电容配合绕制电感的滤波器，AD采集板的Matlab采集图；

图中，1—波形信号发生器，2—滤波电路，3—AD采集板卡，4—计算机设备，6—第一电容，7—第一电感，9—第五电容，10—第二电容，11—第二电感，12—第六电容，13—第三电容，14—第三电感，15—第七电容，16—第四电容。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本实用新型的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本实用新型，并且不应当理解为本实用新型限制在本文阐述的实施例中。

应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节,以便于对示例实施例的完全理解。然而,本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例不清楚。

如图1至图7所示，本实用新型的可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路，包括多个并列的第一耐高压电容，该第一电容的一端接地线，在相邻两个第一耐高压电容之间的接地端连接有LC谐振回路，该LC谐振回路包括第二耐高压电容和绕制电感。本实用新型的可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路，通过选择第一耐高压电容、第二耐高压电容以及绕制电感，解决了由传统形式的贴片电容、电感的非线性的影响，使得其组成的LC滤波器在低频时高峰峰值输入信号，导致自身激励起谐波，进而带来谐波幅度较高的问题，具有结构简单、提高滤波效果的特点，可有效抑制低频高峰峰值输出信号的谐波。所述的第一耐高压电容、第二耐高压电容是指耐220v以上的高压。所述的低频段主要是指LF频段、VLF频段以及ULF频段。

作为优选的，所述的第一耐高压电容包括第一电容6、第二电容10、第三电容13以及第四电容16；所述的第二耐高压电容包括第五电容9、第六电容12以及第七电容15，相应的绕制电感包括第一电感7、第二电感11以及第三电感14。作为优选的，所述的第一电容6、第二电容10、第三电容13、第四电容16、第五电容9、第六电容12以及第七电容15均采用CBB81系列电容。通过选择聚丙烯电容（CBB电容）和绕制电感的方法解决了由传统形式的贴片电容、电感所组成的LC滤波器在低频时自身激励起的谐波，进而带来谐波（尤其是二、三次谐波）幅度较高的问题。对高指标要求的低频接收机、低频信号发生器有极高的理论与借鉴意义，尤其是对于高有效位要求的AD板载前端电路有着广泛的应用前景和重要的地位。需要说明的是，本实施例为七阶椭圆（Hourglass）低通滤波器原型，也可以增加阶数，提高滤波效果，但是这样会使得元器件增多，系统负担大，成本也会提高，因此七阶作为比较优选的，在满足提高滤波效果的同时成本较低。作为优选的，所述的CBB81系列电容采用CBB81-2KV822J、CBB81-152J2KV、CBB81-2000V682J、CBB81-103J2000V以及CBB81-473J2000V，所述的第一电容6、第二电容10、第三电容13、第四电容16、第五电容9、第六电容12以及第七电容15可以选择上述的电容中的一种或多种，具体如下，第一电容6采用CBB81-103J2000V// CBB81-152J2KV，第五电容9采用CBB81-152J2KV，第二电容10采用CBB81-473J2000V，第六电容12采用CBB81-2000V682J//CBB81-152J2KV，第三电容13采用CBB81-473J2000V，第七电容15采用CBB81-2000V682J，第四电容16采用CBB81-2KV822J。

作为优选的，所述的第一电感7、第二电感11以及第三电感14均采用聚四氟乙烯骨架作为绕制骨架。作为一种优选的方式，第一电感7为90uH，第二电感11为105uH，第三电感14为74uH。

进一步优选的，所述的绕制骨架为空心圆柱形，且其外径为20mm～25mm。作为优选的，所述的绕制骨架上采用纯铜漆包线绕制成电感线圈。进一步优选的，所述的纯铜漆包线的直径为0.30mm～0.50mm。

如图2所示，依次连接的波形信号发生器1、滤波电路2、AD采集板卡3以及计算机设备4，对本专利申请进行测试，从图3、图5、图7的AD板卡的Matlab采集图可知可以获得如下数据信息：

由上述数据分析对比可知，传统贴片封装构成的LC滤波器与CBB81系列电容和绕制电感组成的LC滤波器都能产生优良的频谱特性，且单就滤波器本身特性来看，传统贴片封装构成的LC滤波器对通带内100kHz的二、三次谐波抑制分别为-61.05dBc和-59.94dBc，而由CBB81系列电容和绕制电感组成的LC滤波器对通带内100kHz的二、三次谐波抑制分别为-55.15dBc和-56.75dBc，传统贴片封装构成的LC滤波器对二、三次谐抑制度优于或者至少相当CBB81系列电容绕制电感组成的LC滤波器。但是其在加入高峰峰值输出的信号发生器后，由于电容、电感的非线性会自身激励起谐波分量，这就导致了在后级AD板卡上采集的数据有效位（ENOB）较直接信号发生器输出降低2.2bit，究其原因是上面数据所反映的SFDR较直接信号发生器输出恶化了近20dBc。当滤波器由CBB81系列电容和绕制电感组成时，其有效位较直接信号发生器输出改善0.3bit，较加传统贴片封装构成的LC滤波器改善2.5bit，同时，SFDR较直接信号发生器输出改善了近6.5dBc，较加传统贴片封装构成的LC滤波器改善26dBc。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路，其特征在于：包括多个并列的第一耐高压电容，该第一耐高压电容的一端接地，在相邻两个第一耐高压电容之间的接地端连接有LC谐振回路，该LC谐振回路包括第二耐高压电容和绕制电感。

2.根据权利要求1所述的可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路，其特征在于：所述的第一耐高压电容包括第一电容（6）、第二电容（10）、第三电容（13）以及第四电容（16）；所述的第二耐高压电容包括第五电容（9）、第六电容（12）以及第七电容（15），相应的绕制电感包括第一电感（7）、第二电感（11）以及第三电感（14）。

3.根据权利要求2所述的可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路，其特征在于：所述的第一电容（6）、第二电容（10）、第三电容（13）、第四电容（16）、第五电容（9）、第六电容（12）以及第七电容（15）均采用CBB81系列电容。

4.根据权利要求3所述的可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路，其特征在于：所述的CBB81系列电容采用CBB81-2KV822J、CBB81-152J2KV、CBB81-2000V682J、CBB81-103J2000V以及CBB81-473J2000V。

5.根据权利要求2所述的可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路，其特征在于：所述的第一电感（7）、第二电感（11）以及第三电感（14）均采用聚四氟乙烯骨架作为绕制骨架。

6.根据权利要求5所述的可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路，其特征在于：所述的绕制骨架为空心圆柱形，且其外径为20mm～25mm。

7.根据权利要求5所述的可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路，其特征在于：所述的绕制骨架上采用纯铜漆包线绕制成电感线圈。

8.根据权利要求7所述的可抑制低频段高峰峰值输出谐波的滤波电路，其特征在于：所述的纯铜漆包线的直径为0.30mm～0.50mm。