一种小型化低功耗数控跳频滤波器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种小型化低功耗数控跳频滤波器，该数控跳频滤波器包括：至少两个以上的分段滤波器，所述分段滤波器的输入和输出端安装有单刀N掷开关，所述单刀N掷开关的分段数N与分段滤波器的数量相同；所述分段滤波器包括谐振电感、两组对称的二进制电容和单刀双掷开关，所述分段滤波器采用使所述数控跳频滤波器具有中心对称的双调谐回路；本实用新型专利技术的数控跳频滤波器选用的单刀N掷开关和单刀双掷开关代替PIN二极管进行开关控制，功耗大约在30～40mW，满足小型化、低功耗的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种小型化低功耗数控跳频滤波器
本技术属于一种跳频滤波器
，涉及滤波器，具体涉及一种通过小型化低功耗数控跳频滤波器。
技术介绍
无线通信领域发展迅速，频谱资源日益拥挤，使得对通信收发信机的抗干扰要求也越来越高，而抗干扰最主要手段是通过滤波器抑制带外无用信号进入接收机内部，或者通过滤波器抑制内部无用信号泄露干扰外部设备。无论民用领域，还是军用领域，都对高速跳频功能有明确的需求，所以高速跳频滤波器应用范围广泛，市场巨大。在电路理论中，滤波器就是能够改变信号某一频段内的幅度或者相位特性的电器网络。在理想的情况下，滤波器既不会给输入信号增加新的频率，也不会改变信号的组成频率，它只能改变信号的各个频率的相位或者幅度的相互关系。在电子系统里，滤波器常常被用来选择性地通过或抑制某一段信号，它对某个或者几个频率范围内的信号给予很小的衰减，使其能够顺利通过；对其他频带内的信号则给予很大的衰减，从而尽可能地阻止这部分信号通过。目前应用比较广泛的数控跳频滤波器，在常规指标方面都可以满足要求，但是由于传统方案采用高电压低电流截止，低电压高电流导通，使用大量分离控制元器件，如PIN二极管、高低电压控制电路等，使得跳频滤波器普遍存在体积偏大，功耗偏高的问题，这直接限制跳频滤波器在某些对体积和功耗有严格要求的领域的应用。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术拟通过提供一种小型化低功耗数控跳频滤波器，该滤波器具有跳频速率高、体积小、功耗低、频率覆盖宽的特点。本技术采用的技术方案为：一种小型化低功耗数控跳频滤波器，包括至少两个以上的分段滤波器，所述分段滤波器的输入和输出端安装有单刀N掷开关，所述单刀N掷开关的分段数N与分段滤波器的数量相同；所述分段滤波器包括谐振电感、两组对称的二进制电容组和单刀双掷开关，所述分段滤波器采用双调谐回路。进一步，所述分段滤波器的数量由最低频率信号和最高频率信号的倍频程跨度决定。本技术的有益效果：1.与现有数控跳频滤波器相比，本技术的跳频滤波器体积大幅度减小，在相同的频带宽度下，本技术的跳频滤波器在长度和宽度上和现有数控跳频滤波器基本相当，但在高度上和现有数控跳频滤波器相比可以降低到约5mm。2.现有数控滤波器基本采用PIN二极管进行开关控制，功耗普遍偏大，且PIN二极管导通时，需要低电压、高电流；PIN二极管截止时，需要高电压、低电流，基本功耗在0.4-0.5W(3.3V/120mA，100V/2mA)；本技术的数控跳频滤波器选用的单刀N掷开关和单刀双掷开关都是微功耗的器件，总功耗在30～40mW，满足小型化、低功耗要求。附图说明图1，为本技术总体框图。图2，为本技术的分段滤波器框图。图3，为本技术的某段分段滤波器电路图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术作进一步详细说明。如图1所示，为本技术总体框图。将宽带射频信号首先进行分段处理，根据频率的跨度不同将滤波器分为若干频率段，即分段滤波器1到分段滤波器N。若需要N段分段滤波器，跳频滤波器的输入、输出端则需要放置一组单刀N掷开关(SPNT)来满足切换要求。跳频滤波器正常工作时，首先判断工作频率属于哪段分段滤波器，确定以后控制单刀N掷开关导通该段分段滤波器，截止其他段分段滤波器。然后在选通的分段滤波器内接入不同的调谐电容，使之谐振到所要的工作频率。分段滤波器的频率控制字可以通过公式计算得出，单刀N掷开关的频率控制字可根据滤波器的频段划分得出。两组频率控制数据在换频时同时送出，换频时间由单刀N掷开关和分段滤波器内的SPDT共同决定，换频时间较长的器件决定跳频滤波器的频率切换时间。1.分段滤波设计宽带射频信号进行频段划分，由最低频率信号和最高频率信号的倍频程跨度决定，倍频程跨度越大，要进行全频段滤波所需要的频段划分就越多。分段滤波器的倍频程不能过大，若倍频程过大将造成指标下降、工程量产困难等问题；若倍频程过小将造成分段过多等问题。一般而言，分段滤波器的倍频程控制在2～3个较为合适。分段滤波器的数量确定单刀N掷开关的分段数。单刀N掷开关的指标主要关注：插入损耗、隔离度、线性度、开关切换速度等指标。该类型射频信号开关，采用先进设计生产工艺，功耗极低，体积小，指标高，完全能满足设计要求。2.双调谐回路设计分段滤波器内部采用双调谐回路设计，进一步提高滤波器的选择性和带内平坦度指标。双调谐回路采用共用元器件的耦合方式，双调谐回路通频带是单调谐回路通频带的1.4倍，双调谐回路的矩形系数远小于单谐振回路的矩形系数，距理想系数1比较接近。由此证明双耦合谐振回路的谐振特性较单谐振回路更为理想，即其选择性也比较好，通频带也更宽一些，这能较好地解决系统要求的通带内响应平坦，通带外较大衰减的需求。分段滤波器采用双调谐回路设计方案，使得该滤波器具有中心对称性，二进制电容组和单刀双掷开关都具有以中心耦合电感为中心对称的结构特性。相互对称的电容通过单刀双掷开关同时接入或切出调谐网络，接入的电容容值决定滤波器的中心频率，接入容值越大，滤波器中心频率越低。分段滤波器中的电容和电感都选择高Q值型号，这样可以使得滤波器具有较高的矩形系数和较低的插入损耗。分段滤波器框图如图2所示。3.集成开关设计宽带跳频滤波器由谐振电感、两组对称的二进制电容组(BCS)和单刀双掷开关(SPDT)矩阵组成选谐带通滤波器。二进制电容组有N对分离电容，它们由SPDT矩阵控制，根据频率字信息，控制部分输出N路控制信号，经逻辑开关选通不同的电容，使电容进入工作状态，形成不同的容值搭配，来改变滤波器的中心频率，实现选频功能。单刀双掷开关的开关切换速度为纳秒级，在频率切换时几乎不用考虑其影响。跳频滤波器采用N路并行数据控制，提高了换频速度，采用选通控制设计有效的解决频带跨度宽的问题。该跳频滤波器的换频时间小于10μS，能满足系统的指标要求。采用双调谐回路的方式，可以调高信道的选择性，增强信道抗干扰能力。以单刀双掷开关替代传统的PIN二极管，可以将复杂的高低电压控制电路去掉，在保持指标不下降的基础上，简化设计工作量，提高系统的可靠性。实施例：图3为本技术的某段分段滤波器框图。该滤波器频率覆盖为30MHz-512MHz，换频响应时间：≤10uS，插入损耗：8dB，远端抑制：≥60dB，最大输入信号幅度：≥+30dBm，总功耗：≤40mW。由于该宽带滤波器倍频程达到17以上，故将其划分为5段进行滤波处理，具体实施的原理框图如图1所示，其中一段的详细原理图见图3所示。选择的单刀N掷开关为单刀5掷开关(SP5T)，该SP5T，采用V1-V5，5位控制信号选通相应的分波段滤波器，在分波段滤波器内部，采用C1-C6，6位控制信号选通相应的高Q电容进行滤波器中心频率变换。选择的单刀5掷开关(SP5T)，部分指标如下：插入损耗：≤0.5dB；隔离度：35dB；IP3：55dBm(13dBm/tone)；开关切换速度：100ns(最大值)；功耗：200μA(3.0V)。选择的单刀双掷开关，部分指标如下：插入损耗：≤0.3dB；隔离度：25dB；IP0.1dB：+37dBm；开关切换速度：100ns(最大值)；功耗：100μA(3.0V)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型化低功耗数控跳频滤波器，其特征在于：包括至少两个以上的分段滤波器，所述分段滤波器的输入和输出端安装有单刀N掷开关，所述单刀N掷开关的分段数N与分段滤波器的数量相同；所述分段滤波器包括谐振电感、两组对称的二进制电容和单刀双掷开关，所述分段滤波器采用使所述数控跳频滤波器具有中心对称的双调谐回路。

【技术特征摘要】
1.一种小型化低功耗数控跳频滤波器，其特征在于：包括至少两个以上的分段滤波器，所述分段滤波器的输入和输出端安装有单刀N掷开关，所述单刀N掷开关的分段数N与分段滤波器的数量相同；所述分段滤波器包括谐振电感、两组对称的二进制电容和单刀双掷开关，所述分段滤波器采用使所述数控跳频滤波器具有中心对称的双调谐回路。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：查加林，蔡松平，孙小美，夏德起，
申请(专利权)人：陕西烽火电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61