一种带宽及频段可同时调整的差分带通滤波器制造技术

本发明专利技术针对解决多频段和多带宽的频谱信号进行有效滤波的问题，提出了一种带宽及频段可同时调整的差分带通滤波器，具有中心频率和带宽可重构的特点。差分带通滤波器结构有两个主要部分，即谐振反相器和一个并联谐振器。差分带通滤波器的可编程性和可重构性是通过调整改变谐振反相器的偶/奇模子电路网络谐振特性来实现的。当这些谐振器与并联谐振器其中的传输零点之间的相对关系量发生变化时，可调节带宽；当所有谐振点在保持它们的频谱带宽同时发生偏移时，中心频率被调谐为恒定的绝对带宽。因此，差分带通滤波器的中心频率和带宽可以在其最大变化范围内任意重构编程。以在其最大变化范围内任意重构编程。以在其最大变化范围内任意重构编程。

【技术实现步骤摘要】
一种带宽及频段可同时调整的差分带通滤波器


[0001]本专利技术属于滤波电路设计领域，具体涉及一种带宽及频段可同时调整的差分带通滤波器。

技术介绍

[0002]可重构带通滤波器已经研究了几十年，提出了大量的设计技术和电路。其中的工作主要为实现具有控制耦合系数的可调谐工作频率或保持恒定带宽为目标。另一种方法是使用开关滤波器组作为首选的离散可选滤波响应。然而，这两种设计方法在高度通用的射频前端系统(软件无线电系统)中都面临挑战和局限性。传统的可重构滤波器将谐振及其耦合分别视为两个调谐变量，分别对这两个变量进行调谐实现可重构设计。在实际的软件无线电系统多模式滤波实现中，同时需要实现和控制谐振调谐和耦合调谐两种模式同时进行。传统的滤波器组合设计方法会遇到在通频带选择上的灵活性和相对较大的电路尺寸问题。
[0003]现有可变频点滤波器的实现方式如下：PIN管切换滤波器组、PIN管控制电容器组、 YIG磁调谐滤波器、MEMS、变容二极管等。滤波器组是由固定频率在可变频点的滤波器组成，其滤波性能优良，但结构复杂，体积较大，且可变频点越多体积越大，成本越高，而且PIN管的开关切换速度决定了可变频点滤波器的快慢；PIN通过控制固定电容来达到切换频率的目的，其体积较滤波器组小，但与滤波器组相同，可变频点点越多体积越大，成本越高，而且PIN管的开关切换速度决定了可变频点滤波器的快慢；YIG磁调谐滤波器的优点是可以在倍频程以上的频率范围上可变频点，但其可变频点速率受到磁滞效应的影响，很难提高，这就对可变频点滤波器的性能造成了很大的影响；MEMS的优点如下：结构简单、体积小、精度高等，但MEMS的电容值不能大范围改变，这样可变频点滤波器的可变频点范围受到很大的影响；基于变容二极管的可变频点滤波器中心频率连续可调，设计简单，成本低，体积小，可变频点速度也很快，因此变容二极管可变频点滤波器在可变频点收发信机中被广泛使用。
[0004]通常耦合谐振器式滤波器是设计窄带带通滤波器(即Q值高的滤波器)的常用结构，其电路形式中含有串联或并联谐振电路，谐振电路间用电容或电感进行耦合。此结构中，为实现滤波器中心频点的变化，通常采用变容二极管来改变电路结构中电容值，来实现谐振频率点的改变。图1是这种形式滤波器的示意图，N阶谐振器耦合式带通滤波器由N 个谐振器和N
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1个耦合元件K构成。
[0005]如图1所示，现技术仍然存在如下重大缺陷：无法同时实现对带宽和频段在其最大变化范围内任意重构编程。现有的滤波器只能对单纯的频率选择性进行滑动滤波，不能同时实现对宽频段频谱信号进行灵活带宽选择滤波，无法有效对多频段和多带宽的频谱信号进行有效滤波选择。

技术实现思路

[0006]为克服现有技术中的不足，本专利技术提出了一种具有传输零点特性的可编程差分带
通滤波器，具有中心频率和带宽可重构的特点。差分带通滤波器结构有两个主要部分：差分谐振反相器和差分并联谐振器。可编程差分带通滤波器的可编程或重构性是通过自适应改变谐振反相器的偶
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奇模子电路网络谐振点来实现的。当谐振器与其中之一的并联谐振器的跨传输零点间相对谐振点发生变化时，可调节带宽；当所有谐振器在保持它们的频谱独立的同时产生谐振点发生变化时，中心频率可以被调整为恒定的绝对带宽。这样，带通滤波器的中心频率和带宽可以在其最大可能变化范围内进行任意编程重构。具体如下：
[0007]本专利技术提出的可重构差分带通滤波器，该电路结构可以同时实现对带宽和频段在其最大变化范围内任意重构改变。差分带通滤波器结构有两个主要部分，即差分谐振反相器和一个差分并联谐振器。差分带通滤波器的可编程性和可重构性是通过调整改变谐振反相器的偶/奇模子电路网络谐振特性来实现的。当所有谐振点在保持它们的频谱带宽同时发生偏移时，中心频率被调谐为恒定的绝对带宽。
[0008]本专利技术的差分带通滤波器具体由2个差分谐振反相器和1个差分并联谐振器组成，差分并联谐振器位于两个差分谐振反相器中间；差分谐振反相器包括4个电感、2个电容和4个可调电容，差分信号为双路传输信号结构，信号的正向输入级与第一电感一端连接，第一电感另一端与第一电容一端连接，第一电容另一端与第二电感一端连接，第二电感另一端连接至正向输出级；在第一电感与第一电容之间并联第一可调电容，在第一电容与第二电感之间并联第三可调电容，信号的反向输入级与第三电感一端连接，第三电感另一端与第二电容一端连接，第二电容另一端与第四电感一端连接，第四电感另一端连接至反向输出级；在第一电感与第一电容之间并联第一可调电容，在第一电容与第二电感之间并联第三可调电容，在第三电感与第二电容之间并联第二可调电容，在第二电容与第四电感之间并联第四可调电容，第一、第二可调电容串联连接，第三、第四可调电容串联连接；差分并联谐振器包括4个电感和2个可调电容，信号正向和反向的输入级与输出级相连接，其间分别并联两条支路，第一条并联支路由第五电感与第五可调电容串连，再与第六电感串连组成，第二条并联支路由第七电感与第六可调电容串连，再与第八电感串连组成；
[0009]进一步地，当差分谐振器反相器的电容与差分并联谐振器的调谐其中的传输零点之间的相对关系量发生变化时，可调节带宽；通过对施加在电容上的电压变化，电容值发生相应的改变，来完成对电容值的调谐。
[0010]进一步地，当差分谐振器反相器与差分并联谐振器的调谐电在保持频谱带宽同时发生偏移量时，继续进行谐振点调整时，中心频率被调谐为恒定的绝对带宽进行变化；通过对施加在电容上的电压变化，电容值发生相应的改变，来完成对电容值的调谐。
[0011]本专利技术的有益效果在于
[0012]针对解决多频段和多带宽的频谱信号进行有效滤波的问题，提出了中心频率和带宽可以同时进行重构的差分带通滤波器，拓展了软件无线电系统的多不同信号的适应性和通用性。本专利技术的通用性强，实现代价低，具有广泛的适用性。
附图说明
[0013]图1为现有三阶谐振器耦合式可变带通滤波器结构及S21示意图。
[0014]图2为本专利技术的创新原理图。
[0015]图3(a)为本专利技术带通滤波器组成图。
[0016]图3(b)为差分谐振反相器等效电路图。
[0017]图3(c)为差分并联谐振器等效电路图。
具体实施方式
[0018]为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图及具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
[0019]本专利技术提出的可编程差分带通滤波器包含两个灵活可编程的功能：可重构的中心频率和带宽的尖锐抑制滤波响应。如图2所示，可应用在通用的射频前端系统(软件定义的无线电)中作为灵活的射频信号预选块。
[0020]一、带宽重构
[0021]带宽的重新配置取决于带通滤波器谐振的不同极点相对位置。需要在不同的情况下进行了讨论，例如，内部、外部的偶/奇模
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谐振反相器子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带宽及频段可同时调整的差分带通滤波器，其特征在于：由2个差分谐振反相器和1个差分并联谐振器组成，差分并联谐振器位于两个差分谐振反相器中间；差分谐振反相器包括4个电感、2个电容和4个可调电容，差分信号为双路传输信号结构，信号的正向输入级与第一电感一端连接，第一电感另一端与第一电容一端连接，第一电容另一端与第二电感一端连接，第二电感另一端连接至正向输出级；在第一电感与第一电容之间并联第一可调电容，在第一电容与第二电感之间并联第三可调电容，信号的反向输入级与第三电感一端连接，第三电感另一端与第二电容一端连接，第二电容另一端与第四电感一端连接，第四电感另一端连接至反向输出级；在第一电感与第一电容之间并联第一可调电容，在第一电容与第二电感之间并联第三可调电容，在第三电感与第二电容之间并联第二可调电容，在第二电容与第四电感之间并联第四可调电容，第一、第二可调电容串联连接，第三、第四可调...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文，梁波，吴湛，
申请(专利权)人：北京中科睿谱科技有限公司，
类型：发明
国别省市：