可变滤波器制造技术

可变滤波器具有信号回路，其定义在信号输入与信号输出之间。多个电路组件连接在该信号回路中，该多个电路组件包括频率可调谐振器；以及可调比例模块，其应用在包括正增益与负增益的范围内可调整的增益因子。控制器连接成1)调谐该频率可调谐振器；及2)在负增益因子与正增益因子之间调整可调比例模块的增益因子，从而提供与频率无关的可变Q。

Variable filter

Variable filters have signal loops, which are defined between signal input and signal output. A plurality of circuit components are connected to the signal circuit, which includes a frequency tunable resonator and an adjustable proportional module, and are applied to adjustable gain factors in the range of positive and negative gains. The controller is connected to 1) tune the frequency tunable resonator; and 2) adjust the gain factor of the adjustable proportional module between the negative gain factor and the positive gain factor to provide a frequency independent variable Q.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可变滤波器
本专利技术有关一种可用于模拟射频(RradioFrequency，RF)、微波与毫米波频率滤波应用的可变滤波器，且还可扩展到较高或较低电磁频率。可变滤波器可受控制且可应用于期望能够电气调整通带中心频率、带宽或两者的带通频率滤波应用。可变滤波器可减小到芯片尺寸。
技术介绍
带通滤波器(BandpassFilter，BPF)通常用于各种目的的信号处理。BPF通常与在特定频带中储存能量的某种形式谐振器(resonator)有关。此谐振器将具有输入耦合与输出耦合。用于电子电路应用的典型滤波器是基于此原理建立。谐振器可为例如传输线型谐振腔(Transmissionlinecavity)、波导共振腔(Waveguidecavity)、集总电感器(Lumpedinductor)与电容器组件、或晶体的形式，其中晶体的机械谐振是经由电极耦合至电路。晶体亦可为小块陶瓷材料形式。带通滤波器的主动形式可包括有关输入与输出谐振器耦合器的缓冲器，使得外部耦合不会降低谐振器的频率选择性。这种主动滤波器显示在图1，其显示一通用主动带通滤波器(BPF)具有输入与输出缓冲器102、谐振器耦合104与谐振器106。如果可调整谐振器的特性，图1的BPF将可成为可调BPF。如果其可利用被动组件进行调整，那么BPF是可调BPF。谐振器的能量储存亦可利用反馈进行配置，其中来自输出耦合的信号会被反馈回到输入耦合。这是显示在图2，其显示具有反馈路径110的通用BPF。请参考图3，增益模块112与延迟模块114可添加从而调整反馈，以略微修改谐振。添加增益模块将使被动可调BPF成为主动可调BPF。利用此主动反馈能有更多控制，其中可控反馈的相位与振幅以提供较窄带宽与中心频率的精细控制。更具体地，可实现谐振器反馈，其中假定谐振器反馈的增益与延迟是可调整，其修改BPF的频率选择特性。图3显示利用延迟模块114实现BPF反馈的控制，其中电路组件的可调整性是通过组件的对角箭头表示。如果总回路增益(由反馈路径110、谐振器耦合104与谐振器106组成的回路)超过1，则BPF变成振荡器(oscillator)，谐振发生在谐振器106本身与反馈回路110的特性所确定的频率。补偿反馈增益使回路增益会稍微小于1，导致BPF具有任意窄带宽。如果谐振器106选择性减小，使得其具有较宽的通带，则反馈可在较宽范围上调谐滤波器而不会变成振荡器。图4显示另外一个一般实施，其中反馈延迟组件取代成相移器116，相移器实施反馈控制。窄带通滤波器的信号时间延迟与信号相移大致类似。图4的电路布局基本上是回塑到1930年代(阿姆斯特朗，Armstrong)开发的超再生放大器滤波器的电路布局。如果谐振器106是基于单电感器，则Q值增强电感器电路会产生反馈。如果电容器与Q值增强电感并联配置，则产生可调滤波器电路。此电路是公开且众所周知。美国核准前公开第2013/0065542(Proudkii)号标题名称“光谱滤波系统SpectralFilteringSystems”中的教示通常是基于图4所示电路，其具有低Q的固定谐振器组件，通常称为梳状滤波器(comb-linefilter)。
技术实现思路
提供一种可变滤波器，包括信号回路，其定义在信号输入与信号输出之间；及多个电路组件，其连接在该信号回路中。该多个电路组件包括频率可调谐振器；及可调比例模块，以应用可在包括正增益与负增益的范围内调整的增益因子。还有控制器，其连接成调谐该频率可调谐振器，及在负增益因子与正增益因子之间调整该可调比例模块的增益因子。根据进一步方面，可变滤波器可包括下列一个或多个组件，其可为单独或组合在一起。该频率可调谐振器可包括但没有局限于可调组件，诸如变容二极管(varactordiode)、可变介电质电容器(variabledielectriccapacitor)、交换式分立电容器(switcheddiscretecapacitor)、MEMS可变电容器(MEMSvariablecapacitor)、固定电感器(fixedinductor)、可变电感器(诸如MEMS可变电感器)、或机械式可调谐振器。该多个电路组件可包括多个频率可调谐振器。该多个电路组件包括两个或多个、或两个或三个频率可调谐振器。一个或多个频率可调谐振器可连接在辅助信号回路中，该辅助信号回路连接在该信号回路内，且每个辅助信号回路可包括辅助可调比例模块。该可调比例模块可包括主要可调比例模块，并串联连接该频率可调谐振器的每一者。该多个电路组件可包括多个可调比例模块。该控制器可连接成独立调谐两个或多个频率可调谐振器。该控制器可编程选择性Q衰减或Q增强一个或多个频率可调谐振器。该可变滤波器可还包括传感器，以测量该信号回路的频率响应，该传感器与该控制器通信，其中该控制器被编程为响应测量的频率响应以调谐一个或多个频率可调谐振器并控制一个或多个可调比例模块的增益因子，以实现滤波器的期望频率响应。根据一方面，提供一种滤波信号的方法，该方法包括下列步骤：提供可变滤波器，如前述；及调整该滤波器，该调整是通过调谐一个或多个频率可调谐振器与调整每个可调比例模块的增益因子，以实现滤波器的期望频率响应。根据另一方面，该方法可包括下列一个或多个步骤，其可为单独或组合在一起。调整滤波器可包括独立调谐两个或多个频率可调谐振器。调整滤波器可包括Q衰减或Q增强至少一个频率可调谐振器。该方法可还包括下列步骤：测量该信号回路的频率响应；以及响应测量的频率响应使用该控制器以调谐一个或多个频率可调谐振器并调整每个可调比例模块的增益因子，以实现滤波器的期望频率响应。根据一方面，提供一种可编程滤波器，包括多个可变滤波器，如前述；及开关矩阵，其连接到该多个可变滤波器的输入与输出。该开关矩阵可被配置为将一个或多个可变滤波器连接在一个以上的信号路径配置中。控制器连接成调谐该频率可调谐振器；调整该可调比例模块的增益因子；及配置在信号路径配置间的开关矩阵，以在该滤波器中实现期望频率响应。根据另一方面，该开关矩阵可包括用于选择性将一个或多个可变滤波器连接在信号回路中的连接。根据一方面，提供一种可变滤波器，包括：信号回路，其定义在信号输入与信号输出之间；多个辅助信号回路，其连接在该信号回路中，每个辅助信号回路包括频率可调谐振器与辅助可调比例模块，其应用在包括正增益与负增益的范围内可调整的增益因子；主要可调比例模块；及控制器，其连接成调谐该频率可调谐振器的每一者及调整该主要与辅助可调比例模块的每一者的增益因子，该增益因子可在包括负增益因子与正增益因子的范围内调整。根据一方面，提供一多带滤波器电路，其包括多个滤波器组件，其中该多个滤波器组件选自于由前述可变滤波器所组成的群组。两个或多个滤波器组件可并联或串联连接。根据一方面，提供：电路，该电路包括多个具有可变中心频率的谐振器，其具有改变滤波器通带中心频率的机构；比例电路(scalingcircuit)，可缩放带通滤波器的振幅输出；反馈路径(feedbackpath)；输入耦合器；及输出耦合器，其中该比例电路的比例因子或增益是可调整及控制。根据其他方面，可有多个谐振器，诸如两个或三个谐振器，且控制频率的组件可为可变电容器、可变介电质电容器、可变电感器、谐振器长度的可变尺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于模拟电磁信号的可变滤波器，包括：信号回路，其定义在信号输入与信号输出之间；多个电路组件，其连接在该信号回路中，该多个电路组件包括：频率可调谐振器；及可调比例模块，其应用可在包括正增益与负增益的范围内调整的增益因子；及控制器，其连接成调谐该频率可调谐振器，并在负增益因子与正增益因子之间调整该可调比例模块的增益因子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.23 US 62/258,8671.一种用于模拟电磁信号的可变滤波器，包括：信号回路，其定义在信号输入与信号输出之间；多个电路组件，其连接在该信号回路中，该多个电路组件包括：频率可调谐振器；及可调比例模块，其应用可在包括正增益与负增益的范围内调整的增益因子；及控制器，其连接成调谐该频率可调谐振器，并在负增益因子与正增益因子之间调整该可调比例模块的增益因子。2.如权利要求1所述的可变滤波器，其中该频率可调谐振器包括变容二极管、可变介电质电容器、交换式分立电容器、MEMS可变电容器、MEMS可变电感器、或机械式可调谐振器。3.如权利要求1或2所述的可变滤波器，其中该多个电路组件包括多个频率可调谐振器。4.如权利要求3所述的可变滤波器，其中该多个电路组件包括两个或三个频率可调谐振器。5.如权利要求3所述的可变滤波器，其中该多个电路组件包括两个或多个频率可调谐振器。6.如权利要求3、4或5所述的可变滤波器，其中一个或多个频率可调谐振器连接在一个或多个辅助信号回路中，其中该辅助信号回路连接在该信号回路中。7.如权利要求6所述的可变滤波器，其中每个辅助信号回路包括辅助可调比例模块。8.如权利要求3至7中任一项所述的可变滤波器，其中该可调比例模块包括主要可调比例模块，并与该频率可调谐振器中的每一者串联连接。9.如权利要求3至8中任一项所述的可变滤波器，其中该多个电路组件包括多个可调比例模块。10.如权利要求3至9中任一项所述的可变滤波器，其中该控制器连接成独立调谐两个或多个频率可调谐振器。11.如权利要求1至10中任一项所述的可变滤波器，其中该控制器经编程以选择性Q衰减或Q增强一个或多个频率可调谐振器。12.如权利要求1至11中任一项所述的可变滤波器，其还包括传感器，该传感器测量该信号回路的频率响应，该传感器与该控制器通信，其中该控制器被编程为响应测量的频率响应以朝着期望频率响应调谐该频率可调谐振器，并控制该可调比例模块的增益因子。13.一种对模拟电磁信号滤波的方法，其包括下列步骤：提供滤波器，其包括：信号回路，其定义在信号输入与信号输出之间；多个电路组件，其连接在该信号回路中，该多个电路组件包括：频率可调谐振器；及可调比例模块，其应用可在包括正增益与负增益的范围内调整的增益因子；及控制器，其连接成调谐该频率可调谐振器，并控制该可调比例模块的增益因子；及通过调谐该频率可调谐振器、及调整该可调比例模块的增益因子以调整该滤波器，从而实现该滤波器的期望频率响应。14.如权利要求13所述的方法，其中该频率可调谐振器包括变容二极体、可变介电质电容器、交换式分立电容器、MEMS可变电容器、MEMS可变电感器、或机械式可调谐振器。15.如权利要求13或14所述的方法，其中该多个电路组件包括多个频率可调谐振器。16.如权利要求15所述的方法，其中该多个电路组件包括两个或三个频率可调谐振器。17.如权利要求15所述的方法，其中该多个电路组件包括两个或多个频率可调谐振器。18.如权利要求15、16或17所述的方法，其中一个或多个频率可调谐振器连接在一个或多个辅助信号回路中，其中该辅助信号回路连接在该信号回路中。19.如权利要求18所述的方法，其中每个辅助信号回路包括辅助可调比例模块。20.如权利要求15-19中任一项所述的方法，其中该可调比例模块包括主要可调比例模块，并与该频率可调谐振器中的每一者串联连接。21.如权利要求13至20中任一项所述的方法，其中该多个电路组件包括多个可调比例模块。22.如权利要求15至21中任一项所述的方法，其中调整该滤波器包括独立调谐两个或多个频率可调谐振器。23.如权利要求13至22中任一项所述的方法，其中调整该滤波器包括Q衰减或Q增强至少一个频率可调谐振器。24.如权利要求13-23中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·S·尼尔森，R·尼科尔斯，
申请(专利权)人：安乐泰克有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB