有源LC带通滤波器制造技术

有源ＬＣ带通滤波器１０包括提供多个分离的谐振电路的单个ＬＣ对和多个有源放大器。所述有源放大器补偿电阻损耗、高频趋肤效应和高频辐射。每个电路都具有谐振频率，可通过仅改变一个或更多个有源放大器的参数来调整所述谐振频率。滤波器１０具有非常高的可调整品质值Ｑ、非常低的形状因子Ｓ、相对高的信噪比以及随频率增加的非常高的电压增益。高频性能不受所述ＬＣ对的品质的影响，仅受所述放大器组件的高频性能的限制。还公开了一种使用所述有源ＬＣ带通滤波器１０来处理电信号的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有源LC带通滤波器
技术介绍
本专利技术涉及带通滤波器，并且更具体地说，涉及一种适于无线或有 线发射器和接收器应用的滤波器。无源LC串联/并联带通滤波器的谐振特性已经被详尽地研究，并且 广为人知。在无线或有线发射器和接收器中，无源LC带通滤波器通常是 优选的选频放大器单元或是调谐放大器单元(单调谐或双调谐)，并且由 于低廉的价格、操作的稳定性、简单的设计、频率改变的简便以及优良 的性能，而被广泛使用。然而，环路(loop)的Q值将随操作频率的增 加而降低。随着频率增加，电容器除了它的电容特性之外还将消耗电阻 并分布电感，而电感器除了它的电感特性之外还将消耗电阻并分布电容。 当操作频率增加时电阻的这种消耗将增加，从而环路的电阻损耗增加， 导致环路的质量降低。由于这些缺陷，出于改善接收设备的信噪比、灵 敏度和选择性的目的，无源LC带通滤波器很少被直接用作具有可变频率 的高频接收设备的前置级处的调谐放大器单元。由于这些缺点，无线接 收设备采用超外差模式(即，混频、中频放大、波检测、低频放大以及 功率放大)，并且将接收设备需要的放大的大部分置于其中频率被固定的 中频放大上，而将少部分放大置于随后的低频放大上。无源LC串联带通滤波器通常被用在具有较小源电阻的高频接收器 的前置级处。 一般来说，它是单调谐谐振系统，并且当在高频下工作时， 需要具有高质量因子的电感器，即，由涂覆了银的中空导线制作的电感 器。即使这样，该系统仍将具有相对较高的形状因子(shape factor)。 在无线工程、声学工程和机械振动应用中，无源LC并联带通滤波器被广 泛用在具有相对较低的工作频率和较大的源电阻的低频信号传输和检测 设备中。使用傅里叶变换并从网络频域的角度，对由无源R和C元件以及运算放大器制作的有源RC高通滤波器、低通滤波器和带通滤波器进行了许 多研究。对由高通滤波器和低通滤波器制作的带通滤波器也己经进行了 许多研究。然而，这些带通滤波器的谐振频率的改变需要同时、同步并 精确地改变几个R和C元件的参数的值，使得频率的改变极复杂和困难， 对使用多个串联的双调谐单元的高性能带通滤波器尤其如此。因此，这 种类型的有源RC带通滤波器总是被限制为仅用于固定频率的接收系统。 然而，对有源LC谐振很少进行研究，并且很少看到相关的理论与专利。 数据显示，到目前为止，还没有关于有源LC带通滤波器的专利。典型地，用于可变频率的接收系统使用外差接收器。目前，在外差 无线接收系统中，高频增益相对较小。为了满足整个系统的增益要求， 主流的做法是将增益任务安排给可以在固定频率处稳定工作的中频放大 器。为了改善整个系统的灵敏性，通用的做法是依赖于较大的天线或使 用额外的天线放大器，或者在技术复杂的场合下，在输入的前置级处使 用由具有可变电容的两个电调谐二极管制作的双调谐带通滤波器，来以 较小功率放大高频分量。因此，特别是在有线和无线接收系统领域内，存在对高性能输入单 元的需要，所述高性能输入单元能够具有较高电压增益、良好的选择性、 强大的噪声抑制、较高SNR、简便的输入/输出匹配以及稳定的操作，以 替换己有无源LC带通滤波器。此外，该替换应该非常简单并且可以容易 进行。这种输入单元应该非常稳定地工作。
技术实现思路
本专利技术通过提供特别适合于用作接收设备的输入单元的有源LC带 通滤波器来满足这种需要。该单元容易提供谐振频率的改变，并且可以 方便地结合到接收设备中。多个可调节的电阻元件，每个所述电阻元件 由所述多个放大器之一馈给，来改变增益、谐振频率和/或形状因子。在 本专利技术的一个方面， 一种有源LC带通滤波器包括LC对，所述LC对为 相连接的电感器和电容器，用于谐振；多个有源放大器；所述放大器以 与所述LC对组合以形成至少一个谐振电路的方式被连接；以及多个可调整的电阻元件，每个所述电阻元件由所述多个放大器之一馈给，来在不改变所述LC对的电感元件或电容元件的情况下，改变所述滤波器的增益、 谐振频率和/或形状因子。优选地，所述有源放大器补偿高频辐射导致的 所述LC对的电阻损耗和谐振能量损耗。至少一个所述可调整电阻元件包 括电位计。优选地，在所述多个放大器之一和所述多个可调整电阻元件 中对应的一个之间串联限流电阻器。优选地，所述放大器形成仅使用单 独LC对的多个分离的谐振电路，以便于制造和控制。优选地，所述分离的谐振电路能够在不同的预先确定的独立频率处 谐振，以便于形成期望的频率响应特性。所述不同的频率可以在所述LC 对处相加，所述滤波器还包括连接到所述LC对用于对下一级电路进行馈 送的运算放大器(具有高输入阻抗和低输出阻抗的算术放大器)。所述多 个谐振电路能够在相隔很近的频率处谐振，来形成单峰的总频率响应曲 线。有益地，较高频率仅受所述有源放大器的截止频率的限制。所述通 带可以适合于用在宽带通信接收单元和/或具有多个子信道的扩频通信 接收单元中。这还允许本专利技术的有源LC带通滤波器替代无源LC滤波器。所述LC对被串联或并联。所述带通滤波器能够单谐振、双谐振和多 谐振。优选地，所述带通滤波器具有随所述滤波器的工作频率增加的电 路输出电压放大。在一个特定实现中，所述带通滤波器具有至少为2000的电压增益G、 至少为200的质量因子Q，和不大于10的形状因子S。所述有源LC带通滤波器可以并入接收系统中。在本专利技术的另一方面， 一种有源IX带通滤波器包括LC对，所述 LC对相连的电感器和电容器，用于谐振；多个有源放大器；所述放大器 以与所述LC对组合以形成至少一个谐振电路的方式被连接；以及用于改 变的装置，所述用于改变的装置用来在不改变所述LC对的电感元件或电 容元件的情况下，改变所述滤波器的增益、谐振频率和/或形状因子。优 选地，所述有源放大器补偿因高频辐射导致的所述LC对的电阻损耗和谐 振能量损耗。用于改变的装置可以包括电位计。另选或附加地，至少一 个所述有源放大器可以包括有源电路元件，并且用于改变的装置包括其中适当连接的不同有源电路元件。在本专利技术的另一方面， 一种用于处理电信号的方法包括以下步骤提供有源LC带通滤波器，所述有源LC带通滤波器包括LC对，所述LC 对为相连接的电感器和电容器，用于主谐振频率处的谐振；多个有源放 大器，并且所述放大器以与所述LC对组合以形成至少一个谐振环的方式 被连接，所述谐振环包括至少一个电阻元件；向所述带通滤波器馈送电 信号；从所述带通滤波器提取输出信号；以及调整所述电阻元件来改变 所述带通滤波器的频率响应特性，由此对应地改变所述输出信号。所述 电信号可以是在频带内具有多个频率信道的无线信号，并且所述调整步 骤对于选择所述多个信道中特定的一个可以是有效的。所述带通滤波器 可以在第一工作频率处是可操作的，所述方法还包括以下步骤改变所 述电容器，使所述带通滤波器工作在不同工作频率处。在本专利技术进一步的方面， 一种用于处理电信号的方法包括以下步骤(a) 定义用于有源LC带通滤波器的电路结构，所述电路包括LC 对，所述LC对为相连接的电感器和电容器，用于主谐振频率处的谐振； 多个有源放大器，所述放大器以与所述LC对组合以形成至少一个谐振环 的方式被连接，所述谐振环包括至少一个电阻元件；(b) 对于每个谐振环，形成描述所述带通滤波器的常系数线性非本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源ＬＣ带通滤波器，所述带通滤波器包括：　（ａ）ＬＣ对，所述ＬＣ对为相连的电感器和电容器，用于谐振；　（ｂ）多个有源放大器；　（ｃ）所述放大器以与所述ＬＣ对组合以形成至少一个谐振电路的方式连接；以及　（ｄ）多个可 调整的电阻元件，每个所述电阻元件由所述多个放大器之一馈给，来在不改变所述滤波器的电感元件或电容元件的情况下，改变所述滤波器的增益、谐振频率和／或形状因子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：张云鹗，
申请(专利权)人：锡安公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]