一种基于I2C协议的程控LC滤波器及正弦波产生方法技术

本发明专利技术公开了一种基于I2C协议的程控LC滤波器及正弦波产生方法。包括I2C接口、微处理器、继电器、子LC滤波器。I2C接口用于接收从传输到滤波器的控制信号；微处理器用于将接收到的I2C信号进行解码，转换为控制信号，控制继电器的通断；继电器作为通道开关使用，接收来自微处理器的控制信号，用于选择子滤波器的通道；子滤波器是基本的滤波单元，用于滤除不同频率范围的方波信号。本发明专利技术通过程序选择通过的LC滤波器通路，保证了由方波滤出的正弦波信号不存在二次谐波等高阶数的谐波，解决了通信系统在宽工作频段下方波转换为正弦波的问题，提升了通信系统的自动化水平。

A programmable LC filter and sine wave generation method based on I2C protocol

【技术实现步骤摘要】
一种基于I2C协议的程控LC滤波器及正弦波产生方法
本专利技术属于电子通信领域，涉及信号处理及滤波器设计方法，具体涉及一种基于I2C协议的程控LC滤波器及正弦波产生方法。
技术介绍
随着现有的信号环境变得愈发复杂，模拟通信系统电路需要输入的正弦信号的工作频段变得越来越宽。使用更宽的工作频段可以通过信道编码的方式提升通信系统的抗干扰能力，摆脱低频段的地表噪声的干扰。目前常用的数字通信频段已经达到了吉赫兹(GHz)的频率。例如3GPP规定的4G工作频率范围为1880-2635MHz，IEEE802.11ac要求的工作频率范围为5170-5835MHz。宽信号工作范围要求使用带宽更宽的可调滤波器。一个通信系统如果可以工作，必须需要本振为其提供基础的工作频率。通信系统的本振一般由锁相环(PLL)或晶振提供，晶振输出的信号为正弦波或者是方波，锁相环输出的信号是方波。而对于一个常规的通信系统而言，其需要正弦波作为其本振。由于晶振的工作频率范围窄，所以在宽频通信系统中少有使用。锁相环由于其工作频率宽且频率可控的特点被广泛用于通信系统中。根据傅里叶展开定律，方波由多阶正弦波信号叠加产生，如果想获得与方波频率相等的正弦波信号，需要将其次生信号全部滤除，次生信号往往是方波信号的整数倍，所以使用滤波器可以解决其问题。通信系统中使用的滤波器根据使用的器件可分为无源滤波器与有源滤波器，根据通带频段可分为高通滤波器、带通滤波器、低通滤波器、带阻滤波器。无源滤波器由电容、电阻、电感这种无源器件构成，有源滤波器由晶体管或运放等有源器件构成。无源滤波器功耗低，工作频率高，是高频电路中常用的一种滤波器，但其存在着工作带宽小，不便于程序控制调节的问题。有源滤波器虽然便于程序控制，且工作带宽较高，但是其功耗高，工作频率低。所以在高频通信系统中，无源滤波器是最常用的滤波器。为了解决从方波中滤出正弦波的问题，使用低通滤波器可有效解决上述问题。I2C总线协议是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。该协议只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。主器件用于启动总线传送数据，并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件。在总线上主和从、发和收的关系不是恒定的，而取决于此时数据传送方向。如果主器件要发送数据给从器件，则主器件首先寻址从器件，然后主动发送数据至从器件，最后由主器件终止数据传送；如果主器件要接收从器件的数据，首先由主器件寻址从器件，然后主器件接收从器件发送的数据，最后由主器件终止接收过程。在这种情况下，主器件负责产生定时时钟和终止数据传送。I2C总线协议被广泛用于通信与自动化控制等领域，是一种常用的信号通信协议。
技术实现思路
专利技术人经过大量的研究发现，现有的无源滤波器在设计完成后其工作频率与带宽是固定参数，在为宽工作频率的通信系统生成本振中存在通带短、难以灵活调整的问题，使其难以将方波中所包含的多阶谐波完全滤除，并难以用于本振生成。为了解决这一技术问题，本专利技术提供了一种基于I2C总线的程控LC滤波器，可有效地将无源滤波器用于通信系统的本振生成。具体技术方案为：一种基于I2C协议的程控LC滤波器，包括：I2C接口、微处理器、继电器、子LC滤波器。其中，I2C接口用于接收从上位机传输到滤波器的控制信号；微处理器用于将接收到的I2C信号进行解码，转换为控制信号用于控制继电器的通断；继电器作为通道开关使用，接收来自微处理器的控制信号，用于选择子滤波器的通道；子滤波器是基本的滤波单元，用于滤除不同频率范围的方波信号，可以被继电器选择信号是否通过此滤波通路。一种基于I2C总线通信协议的多阶程控滤波器的正弦波产生方法，包括以下步骤：(1)将锁相环发出的信号连接到滤波器输入接口，并启动锁相环；(2)上位机通过I2C总线发送相应的控制信号，选择对应的滤波器通路，微处理器接收到I2C信号，将其转码为控制继电器的信号；(3)继电器接收到微处理器的信号，控制子滤波器通路是否通断，从而完成选择滤波器通路的工作。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术可以通过程序选择通过的LC滤波器通路，保证了由方波滤出的正弦波信号不存在二次谐波等高阶数的谐波，解决了通信系统在宽工作频段下方波转换为正弦波的问题，提升了通信系统的自动化水平。附图说明图1是本专利技术一种基于I2C协议的程控LC滤波器的示意图。图中：1为I2C信号接口，2为微处理器，3为方波信号输入接口，4为正弦波信号输出接口，5为继电器，6为子LC滤波器。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术实施例中一种基于I2C协议的程控LC滤波器实施例1的示意图，以下实施例以将输入的方波转换为正弦波为例进行说明，相应的方波产生装置可以为锁相环，输出的信号负载可以是电阻负载，上位机控制系统可以是个人电脑。所述系统包括：I2C信号接口1、微处理器2、方波信号输入接口3、正弦波信号输出接口4、继电器5、子LC滤波器6。I2C信号接口1与个人电脑相连，方波信号输入接口3与锁相环输出信号相连，正弦波信号输出接口4与电阻负载相连。本领域技术人员可以理解，信号接口的样式众多，I2C信号接口1、方波信号输入接口3与正弦波信号输出接口4可以使用任何可以保证电学特性的接口。对此，本专利技术不作具体的限定。本领域技术人员可以理解，LC滤波器的阶数与电容和电感的参数由滤波器的具体需求有关，因此子LC滤波器6中每个通道及其对应的阶数和电容电感的值、封装和连接方式，本专利技术不做具体的限定。优选的，子LC滤波器的数量可以大于或少于图1中所展示的三通道，以优化对谐波的滤除水平，并扩宽程控LC滤波器的工作频率，所以子LC滤波器6的通道数量本专利技术不做具体限定。相应的，本专利技术还提供了一种输入的方波转换为正弦波的方法实施例，可应用于上述实施例所述的程控LC滤波器系统，本实施例同样以将方波转换为正弦波为例说明。所述方法具体可以包括以下步骤：S1、对程控LC滤波系统上电，由锁相环输出方波给方波信号输入接口3；S2、个人电脑通过I2C总线发送控制指令，选择LC通路或者关闭全部LC滤波器通路，该信号由I2C信号接口1接收；S3、微处理器2在收到I2C信号接口1获得的信号之后对指令进行处理，将其转换为控制继电器5的信号，通过导线控制相应继电器的通断；S4、信号通过正弦波信号输出接口4输出程控LC滤波器，将正弦波传递给电阻负载。本步骤具体的状态图，可以参考图1所示。优选的，微处理器2中所执行的对于I2C协议的解析方式及算法可以由用户自行设计，以提升程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于I2C协议的程控LC滤波器，其特征在于，包括：/nI2C接口、微处理器、继电器、子LC滤波器；/n其中，I2C接口用于接收传输到滤波器的控制信号；微处理器用于将接收到的I2C信号进行解码，转换为控制信号，用于控制继电器的通断；继电器作为通道开关使用，接收来自微处理器的控制信号，用于选择子LC滤波器的通道；子LC滤波器是基本的滤波单元，用于滤除不同频率范围内的方波信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于I2C协议的程控LC滤波器，其特征在于，包括：
I2C接口、微处理器、继电器、子LC滤波器；
其中，I2C接口用于接收传输到滤波器的控制信号；微处理器用于将接收到的I2C信号进行解码，转换为控制信号，用于控制继电器的通断；继电器作为通道开关使用，接收来自微处理器的控制信号，用于选择子LC滤波器的通道；子LC滤波器是基本的滤波单元，用于滤除不同频率范围内的方波信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴佳，李礼，刘碧贞，陈佳，戴华，
申请(专利权)人：上海威固信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31