專(zhuān)利名稱(chēng)：智能跟蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信號(hào)濾波技術(shù)領(lǐng)域。更具體地說(shuō)，是一種應(yīng)用于射頻信號(hào)發(fā) 生器中信號(hào)進(jìn)行變頻后對(duì)中頻信號(hào)的提取，同時(shí)對(duì)掃描本振泄漏信號(hào)、鏡像 信號(hào)、射頻泄漏信號(hào)和其他雜散信號(hào)進(jìn)行抑制的一種智能跟蹤的可調(diào)諧帶通 濾波裝置。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有的濾波裝置如開(kāi)關(guān)濾波裝置、YTF可調(diào)諧鐵氧體帶通濾波裝置 設(shè)計(jì)構(gòu)造原理都是基于基本的帶通濾波器原理設(shè)計(jì)而成。開(kāi)關(guān)濾波裝置所表 現(xiàn)特征是波段多，且每個(gè)濾波器的中心頻率不變，相對(duì)帶寬不變；YTF表現(xiàn)特 征是中心頻率可變，絕對(duì)帶寬不變。但是，在特定射頻信號(hào)源變頻系統(tǒng)中由 于掃描本振信號(hào)和固定射頻信號(hào)進(jìn)行變頻時(shí)所產(chǎn)生的本振泄漏信號(hào)、鏡像信 號(hào)和其他雜散信號(hào)頻率都是可變的，并且它們的頻率差很小，如用開(kāi)關(guān)濾波 裝置這需要的濾波器的數(shù)目較多，此方法不可取。如用YTF可調(diào)諧鐵氧體帶通 濾波裝置，它的工作頻段在微波段且?guī)捇静蛔?，也難以滿(mǎn)足射頻信號(hào)發(fā) 生器中上變頻系統(tǒng)智能跟蹤濾波的需要。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的濾波器裝置智能跟蹤濾波技術(shù)的不足，本發(fā)明提供應(yīng)用于 射頻信號(hào)發(fā)生器上變頻系統(tǒng)中的一種中心頻率可變、相對(duì)帶寬可變的智能跟 蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置。
本發(fā)明所提供的智能跟蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置由中央處理器、第一至 第四DA轉(zhuǎn)換器、RAM、外部數(shù)據(jù)中斷和濾波網(wǎng)絡(luò)組成，所述的濾波網(wǎng)絡(luò)由
高通濾波器、第一帶阻諧振濾波器、第二帶阻諧振濾波器、低通濾波器、n
型電阻阻抗匹配器、第一、第二單片集成射頻放大器構(gòu)成，中央處理器通過(guò) 第一至第四DA轉(zhuǎn)換器分別向?yàn)V波網(wǎng)絡(luò)中高通濾波器、第一帶阻諧振濾波器、 第二帶阻諧振濾波器、低通濾波器輸送控制電壓信號(hào)，輸入信號(hào)依次經(jīng)高通
濾波器、n型電阻阻抗匹配器、第一帶阻諧振濾波器、第一單片集成射頻放
大器、第二帶阻諧振濾波器、第二單片集成射頻放大器、低通濾波器后輸出 濾波信號(hào)。所述中央處理器,出數(shù)字信號(hào)通過(guò)第一DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬控制電壓向 濾波網(wǎng)絡(luò)中的高通濾波器輸送，控制其截止頻率、功率不變。
所述中央處理器輸出數(shù)字信號(hào)通過(guò)第二、第三DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬控制
電壓分別向?yàn)V波網(wǎng)絡(luò)中的第一帶阻諧振濾波器、第二帶阻諧振濾波器輸送使 所述的第一帶阻諧振濾波器的諧振頻率點(diǎn)智能諧振在本振信號(hào)頻率上，第二 帶阻諧振濾波器的諧振頻率點(diǎn)智能諧振在鏡像信號(hào)頻率上。
所述中央處理器輸出數(shù)字信號(hào)通過(guò)第四DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬控制電壓向 濾波網(wǎng)絡(luò)中的低通濾波器輸送，控制低通濾波器截止頻率的變化。
本發(fā)明所提供的智能跟蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置工作原理如下首先采 用截止頻率不變的高通濾波器來(lái)抑制靜態(tài)雜散信號(hào)(頻率不變，功率不變)， 采用兩個(gè)諧振頻率可變的帶阻諧振濾波器和一個(gè)智能跟蹤的低通濾波器組成 一個(gè)中心頻率可變、相對(duì)帶寬可變的智能跟蹤濾波裝置來(lái)抑制動(dòng)態(tài)雜散信號(hào) (頻率可變)。
依據(jù)上變頻系統(tǒng)原理，得到相應(yīng)的雜散信號(hào)有掃描本振泄漏信號(hào)、鏡
像信號(hào)、射頻泄漏信號(hào)和其他交調(diào)雜散信號(hào)。本發(fā)明根據(jù)單個(gè)雜散信號(hào)的頻 率是否變化、頻率值大小以及單個(gè)雜散信號(hào)與有用信號(hào)的相對(duì)頻率差，采用 與之相應(yīng)的單級(jí)濾波網(wǎng)絡(luò)或諧振網(wǎng)絡(luò)來(lái)抑制該單個(gè)雜散信號(hào)。也就是說(shuō)，在 射頻信號(hào)源變頻系統(tǒng)中，由于本振信號(hào)是掃描的(頻率以一定的頻率步進(jìn)遞 增或遞減)，所以上變頻后本振泄漏信號(hào)、鏡像信號(hào)都是掃描的且都低于或者 高于有用信號(hào)，對(duì)射頻泄漏信號(hào)和其他的比有用信號(hào)頻率低的雜散信號(hào)的抑 制采用截止頻率不變的高通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)本振泄漏信號(hào)和鏡像信號(hào)的抑
制采用兩個(gè)智能跟蹤的諧振頻率可變的第一、第二帶阻諧振濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)； 對(duì)比有用信號(hào)頻率高的雜散信號(hào)采用一種智能跟蹤的、截止頻率可變的低通 濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)；所以整個(gè)射頻信號(hào)源上變頻系統(tǒng)中，第一、第二可變帶阻諧 振濾波器為諧振頻率可以變化的帶阻諧振濾波器，通過(guò)兩級(jí)級(jí)聯(lián)的方式分別
實(shí)現(xiàn)本振泄漏信號(hào)和鏡像信號(hào)的抑制，濾波器級(jí)聯(lián)時(shí)加n型電阻阻抗匹配器
與單片集成射頻放大器，以便控制整個(gè)智能跟蹤濾波裝置的阻抗匹配和增益 平衡；由于中央處理器輸出數(shù)字信號(hào)通過(guò)第一至第四DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬電 壓分別加在高通濾波器、第一帶阻諧振濾波器、第二帶阻諧振濾波器、低通 濾波器中相應(yīng)可變電容的兩端，因此，本發(fā)明所提供的智能跟蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置可根據(jù)射頻信號(hào)源變頻系統(tǒng)輸出信號(hào)，智能化、自動(dòng)跟蹤濾除相 應(yīng)的本振泄露信號(hào)、鏡像信號(hào)和其他雜散信號(hào)。
本發(fā)明的有益效果是設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)靈活易于擴(kuò)展、可靠性高、成 本低；也有利于射頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)方案的簡(jiǎn)化。


圖l為本發(fā)明所提供智能跟蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置實(shí)施例的原理框圖2為本發(fā)明所提供智能跟蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)框圖3為本發(fā)明所提供智能跟蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置的校準(zhǔn)軟件框圖4為智能跟蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置中可變低通濾波器的電原理圖5為智能跟蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置中第一、第二可變帶阻諧振濾波器 的電原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施和本發(fā)明所提供智能跟蹤的可調(diào) 諧帶通濾波裝置的工作原理、特點(diǎn)。
當(dāng)掃描本振信號(hào)和固定射頻上變頻后，變頻產(chǎn)物中含有掃描本振的泄漏 信號(hào)、可變的鏡像信號(hào)、可變的有用信號(hào)、可變的本振泄漏信號(hào)的多次諧波 和可變的多階交調(diào)產(chǎn)物，要對(duì)上述產(chǎn)物進(jìn)行濾波處理，本發(fā)明根據(jù)單個(gè)雜散 信號(hào)的頻率是否變化、頻率值大小以及單個(gè)雜散信號(hào)與有用信號(hào)的相對(duì)頻率 差，采用相應(yīng)的單級(jí)濾波網(wǎng)絡(luò)或諧振網(wǎng)絡(luò)來(lái)抑制相應(yīng)的雜散信號(hào)，在整個(gè)射 頻信號(hào)源上變頻系統(tǒng)中，由多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)級(jí)聯(lián)組成一個(gè)中心頻率可變、相 對(duì)帶寬可變的智能跟蹤可調(diào)諧濾波裝置。
圖l所示為本發(fā)明所提供智能跟蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置實(shí)施例原理框 圖。由圖l可知本發(fā)明所提供的智能跟蹤可調(diào)諧的帶通濾波裝置由中央處理 器、第一至第四DA轉(zhuǎn)換器、RAM、外部數(shù)據(jù)中斷和濾波網(wǎng)絡(luò)組成(虛框內(nèi)為濾 波網(wǎng)絡(luò))，所述的濾波網(wǎng)絡(luò)由高通濾波器、第一帶阻諧振濾波器、第二帶阻諧
振濾波器、低通濾波器、n型電阻阻抗匹配器、第一、第二單片集成射頻放
大器構(gòu)成，中央處理器通過(guò)第一至第四DA轉(zhuǎn)換器分別向?yàn)V波網(wǎng)絡(luò)中高通濾波 器、第一帶阻諧振濾波器、第二帶阻諧振濾波器、低通濾波器輸送控制電壓
信號(hào)，輸入信號(hào)依次經(jīng)高通濾波器、n型電阻阻抗匹配器、第一帶阻諧振濾波器、第一單片集成射頻放大器、第二帶阻諧振濾波器、第二單片集成射頻 放大器、低通濾波器后輸出濾波信號(hào)。所述中央處理器輸出數(shù)字信號(hào)通過(guò)第
一DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬控制電壓向?yàn)V波網(wǎng)絡(luò)中的高通濾波器輸送，控制其截 止頻率、功率不變。所述中央處理器輸出數(shù)字信號(hào)通過(guò)第二、第三DA轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換為模擬控制電壓分別向?yàn)V波網(wǎng)絡(luò)中的第一帶阻諧振濾波器、第二帶阻諧 振濾波器輸送，使所述的第一帶阻諧振濾波器的諧振頻率點(diǎn)智能諧振在本振 信號(hào)頻率上，第二帶阻諧振濾波器的諧振頻率點(diǎn)智能諧振在鏡像信號(hào)頻率上。 所述中央處理器輸出數(shù)字信號(hào)通過(guò)第四DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬控制電壓向?yàn)V波 網(wǎng)絡(luò)中的低通濾波器輸送，控制低通濾波器截止頻率的變化。圖4為智能跟蹤 的可調(diào)諧帶通濾波裝置中可變低通濾波器的電原理圖。由電感L1一L4和可變 電容C1一C3組成七階低通濾波器，電感L1一L4采用微帶技術(shù)制成高阻抗線(xiàn)電 感，3個(gè)可變電容C1一C3的范圍是零點(diǎn)幾皮法到幾皮法，中央處理器輸出的數(shù) 字信號(hào)通過(guò)第四DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬控制電壓加在可變電容上，可變電容的 表征容值隨著模擬控制電壓的變化而變化，從而可以改變低通濾波器的截止 頻率。圖5為智能跟蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置中第一、第二可變帶阻諧振濾波 器的電原理圖。由圖5可知第一、第二可變帶阻諧振濾波器由三個(gè)串聯(lián)電容 C6、 C7、 C8和在電容C6、 C7與電容C7、 C8的連接節(jié)點(diǎn)上分別接有的由電感L5、 可變電容C4及電感L6、可變電容C5構(gòu)成兩個(gè)串聯(lián)諧振電路組成。從整個(gè)濾波 結(jié)構(gòu)上看形成一個(gè)三階帶阻濾波原型，電感L5、 L6采用微帶技術(shù)制成高阻抗 線(xiàn)電感，2個(gè)可變電容C4、 C5的范圍是零點(diǎn)幾皮法到幾皮法；第一、第二可變 帶阻諧振濾波器電路結(jié)構(gòu)相同，中央處理器輸出數(shù)字信號(hào)通過(guò)第二、第三DA 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬控制電壓分別向?yàn)V波網(wǎng)絡(luò)中的第一帶阻諧振濾波器、第二 帶阻諧振濾波器輸送，模擬控制電壓加在可變電容上，可變電容的表征容值 隨著模擬控制電壓的變化而變化，從而可以改變諧振濾波器的諧振頻率，使 所述的第一帶阻諧振濾波器的諧振頻率點(diǎn)智能諧振在本振信號(hào)頻率上，第二 帶阻諧振濾波器的諧振頻率點(diǎn)智能諧振在鏡像信號(hào)頻率上。通過(guò)兩級(jí)級(jí)聯(lián)的
方式分別實(shí)現(xiàn)本振泄漏信號(hào)和鏡像信號(hào)的抑制，濾波器級(jí)聯(lián)時(shí)加n型電阻阻
抗匹配器與單片集成射頻放大器，以便控制整個(gè)智能跟蹤濾波裝置的阻抗匹 配和增益平衡。
圖2為本發(fā)明所提供智能跟蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)框圖。智能跟蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置硬件系統(tǒng)搭建好后，還需軟件校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。本發(fā)
明按照?qǐng)D2所示，通過(guò)外部?jī)x器網(wǎng)絡(luò)分析儀得到本裝置軟件校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。在圖中 網(wǎng)絡(luò)分析和中央處理器是通過(guò)GPIB接口通信傳遞所需數(shù)據(jù)，把得到的4個(gè)DA數(shù) 據(jù)存放在RAM中；系統(tǒng)校準(zhǔn)軟件流程如圖3所示，系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后初始化，先送初 始頻率的4個(gè)DA數(shù)據(jù)，再?gòu)木W(wǎng)絡(luò)儀上讀出抑制參數(shù)。如滿(mǎn)足條件，頻率步進(jìn)累 加，把累加得到的頻率值送到初始頻率寄存器，重復(fù)上述操作；如不滿(mǎn)足條 件，改變4個(gè)DA數(shù)據(jù)直到滿(mǎn)足條件為止，再進(jìn)行頻率累加，重復(fù)上述操作直到 當(dāng)前頻率為最終設(shè)定的頻率值，即軟件校準(zhǔn)完成。裝置最終得到每個(gè)頻率點(diǎn) 上4個(gè)DA轉(zhuǎn)換器的所需數(shù)據(jù)。
由于射頻泄漏信號(hào)和交調(diào)信號(hào)的頻率都小于有用信號(hào)，本發(fā)明采用截止頻 率不變的高通的方式主要抑制射頻泄漏信號(hào)和交調(diào)信號(hào)；
由于部分的交調(diào)信號(hào)都高于有用信號(hào)，本發(fā)明采用截止頻率可變的低通濾 波方式抑制交調(diào)信號(hào)和雜散信號(hào)；4個(gè)DA轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換電壓必須加在相應(yīng)的可 變電容上；
采用第一、第二帶阻諧振濾波器兩級(jí)級(jí)聯(lián)的方式分別實(shí)現(xiàn)本振泄漏信號(hào)和 鏡像信號(hào)的抑制；
由于高通、低通濾波器與帶阻諧振濾波器存在一定的差損，本發(fā)明在濾波
器級(jí)聯(lián)時(shí)加n型電阻阻抗匹配器與單片集成射頻放大器，以便控制整個(gè)智能
跟蹤濾波裝置的阻抗匹配和增益平衡。
當(dāng)截止頻率低的智能跟蹤可變帶阻諧振濾波器和截止頻率高的智能跟蹤 可變低通濾波器相互調(diào)節(jié)時(shí)就能形成中心頻率可變、相對(duì)帶寬可變的智能跟 蹤濾波裝置。
隨著通信技術(shù)的迅速提高和性能的不斷改善，在射頻信號(hào)發(fā)生器中采用上 變頻的方式越來(lái)越普及。本實(shí)施例結(jié)合射頻信號(hào)發(fā)生器中常用的上變頻方式， 在對(duì)變頻雜散產(chǎn)物的抑制和有用中頻信號(hào)的提取時(shí)，該裝置被證實(shí)為是一種 智能的、可調(diào)諧的、跟蹤帶通濾波器裝置，可以根據(jù)掃描本振的頻率來(lái)智能 選擇可調(diào)諧帶通濾波器的中心頻率和相應(yīng)的帶寬。當(dāng)裝置的中央處理器輸出 數(shù)字信號(hào)通過(guò)DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬電壓加在各個(gè)濾波器相應(yīng)的可變電容兩端 時(shí)，可變電容的表征容值隨著模擬電壓的變化而變化，從而改變跟蹤濾波裝 置的中心頻率和相應(yīng)帶寬。本發(fā)明所提供智能跟蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置是由多個(gè)子濾波網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián) 形成的，結(jié)構(gòu)靈活易于擴(kuò)展，在印制板上大都采用微帶線(xiàn)實(shí)現(xiàn)，成本較低， 具有一定的實(shí)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1、一種智能跟蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置，其特征是由中央處理器、第一至第四DA轉(zhuǎn)換器、RAM、外部數(shù)據(jù)中斷和濾波網(wǎng)絡(luò)組成，所述的濾波網(wǎng)絡(luò)由高通濾波器、第一可變帶阻諧振濾波器、第二可變帶阻諧振濾波器、可變低通濾波器、П型電阻阻抗匹配器、第一、第二單片集成射頻放大器構(gòu)成，中央處理器通過(guò)第一至第四DA轉(zhuǎn)換器分別向?yàn)V波網(wǎng)絡(luò)中高通濾波器、第一帶阻諧振濾波器、第二帶阻諧振濾波器、低通濾波器輸送控制電壓信號(hào)，輸入信號(hào)依次經(jīng)高通濾波器、П型電阻阻抗匹配器、第一帶阻諧振濾波器、第一單片集成射頻放大器、第二帶阻諧振濾波器、第二單片集成射頻放大器、低通濾波器后輸出濾波信號(hào)。
2、 根據(jù)權(quán)利1所述的智能跟蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置，其特征是所述中 央處理器輸出的數(shù)字信號(hào)通過(guò)第一DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為控制電壓向?yàn)V波網(wǎng)絡(luò)中的 高通濾波器輸送，控制其截止頻率、功率不變。
3、 根據(jù)權(quán)利l所述的智能跟蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置，其特征是所述中 央處理器輸出數(shù)字信號(hào)通過(guò)第二、第三DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為控制電壓向?yàn)V波網(wǎng)絡(luò) 中的第一帶阻諧振濾波器、第二帶阻諧振濾波器輸送使所述的第一帶阻諧振 濾波器的諧振頻率點(diǎn)智能諧振在本振信號(hào)頻率上，第二帶阻諧振濾波器的諧 振頻率點(diǎn)智能諧振在鏡像信號(hào)頻率上。
4、 根據(jù)權(quán)利l所述的智能跟蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置，其特征是所述中 央處理器輸出數(shù)字信號(hào)通過(guò)第四DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬電壓向?yàn)V波網(wǎng)絡(luò)中的低 通濾波器輸送，控制低通濾波器的截止頻率變化。
全文摘要
本發(fā)明屬于信號(hào)濾波技術(shù)領(lǐng)域。提供一種智能跟蹤的可調(diào)諧帶通濾波裝置。該濾波裝置由中央處理器、第一至第四DA轉(zhuǎn)換器、RAM、外部數(shù)據(jù)中斷和高通濾波器、第一帶阻諧振濾波器、第二帶阻諧振濾波器、低通濾波器、∏型電阻阻抗匹配器、第一、第二單片集成射頻放大器組成。本發(fā)明采用截止頻率不變的高通濾波器來(lái)抑制靜態(tài)雜散信號(hào)(頻率不變，功率不變)，采用兩個(gè)諧振頻率可變的帶阻諧振濾波器和一個(gè)智能跟蹤的低通濾波器組成一個(gè)中心頻率可變，相對(duì)帶寬可變的智能跟蹤濾波裝置來(lái)抑制動(dòng)態(tài)雜散信號(hào)。
文檔編號(hào)H03H11/04GK101610076SQ20091018128
公開(kāi)日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2009年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月21日
發(fā)明者健 朱, 陳應(yīng)兵 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所