本實(shí)用新型屬于一種跳頻濾波器技術(shù)領(lǐng)域，涉及濾波器，具體涉及一種通過小型化低功耗數(shù)控跳頻濾波器。

背景技術(shù)：

無線通信領(lǐng)域發(fā)展迅速，頻譜資源日益擁擠，使得對(duì)通信收發(fā)信機(jī)的抗干擾要求也越來越高，而抗干擾最主要手段是通過濾波器抑制帶外無用信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)內(nèi)部，或者通過濾波器抑制內(nèi)部無用信號(hào)泄露干擾外部設(shè)備。無論民用領(lǐng)域，還是軍用領(lǐng)域，都對(duì)高速跳頻功能有明確的需求，所以高速跳頻濾波器應(yīng)用范圍廣泛，市場(chǎng)巨大。

在電路理論中，濾波器就是能夠改變信號(hào)某一頻段內(nèi)的幅度或者相位特性的電器網(wǎng)絡(luò)。在理想的情況下，濾波器既不會(huì)給輸入信號(hào)增加新的頻率，也不會(huì)改變信號(hào)的組成頻率，它只能改變信號(hào)的各個(gè)頻率的相位或者幅度的相互關(guān)系。在電子系統(tǒng)里，濾波器常常被用來選擇性地通過或抑制某一段信號(hào)，它對(duì)某個(gè)或者幾個(gè)頻率范圍內(nèi)的信號(hào)給予很小的衰減，使其能夠順利通過；對(duì)其他頻帶內(nèi)的信號(hào)則給予很大的衰減，從而盡可能地阻止這部分信號(hào)通過。

目前應(yīng)用比較廣泛的數(shù)控跳頻濾波器，在常規(guī)指標(biāo)方面都可以滿足要求，但是由于傳統(tǒng)方案采用高電壓低電流截止，低電壓高電流導(dǎo)通，使用大量分離控制元器件，如PIN 二極管、高低電壓控制電路等，使得跳頻濾波器普遍存在體積偏大，功耗偏高的問題，這直接限制跳頻濾波器在某些對(duì)體積和功耗有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本實(shí)用新型擬通過提供一種小型化低功耗數(shù)控跳頻濾波器，該濾波器具有跳頻速率高、體積小、功耗低、頻率覆蓋寬的特點(diǎn)。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：一種小型化低功耗數(shù)控跳頻濾波器，包括至少兩個(gè)以上的分段濾波器，所述分段濾波器的輸入和輸出端安裝有單刀N擲開關(guān)，所述單刀N 擲開關(guān)的分段數(shù)N與分段濾波器的數(shù)量相同；所述分段濾波器包括諧振電感、兩組對(duì)稱的二進(jìn)制電容組和單刀雙擲開關(guān)，所述分段濾波器采用雙調(diào)諧回路。

進(jìn)一步，所述分段濾波器的數(shù)量由最低頻率信號(hào)和最高頻率信號(hào)的倍頻程跨度決定。

本實(shí)用新型的有益效果：

1.與現(xiàn)有數(shù)控跳頻濾波器相比，本實(shí)用新型的跳頻濾波器體積大幅度減小，在相同的頻帶寬度下，本實(shí)用新型的跳頻濾波器在長(zhǎng)度和寬度上和現(xiàn)有數(shù)控跳頻濾波器基本相當(dāng)，但在高度上和現(xiàn)有數(shù)控跳頻濾波器相比可以降低到約5mm。

2.現(xiàn)有數(shù)控濾波器基本采用PIN二極管進(jìn)行開關(guān)控制，功耗普遍偏大，且PIN二極管導(dǎo)通時(shí)，需要低電壓、高電流；PIN二極管截止時(shí)，需要高電壓、低電流，基本功耗在 0.4-0.5W(3.3V/120mA，100V/2mA)；本實(shí)用新型的數(shù)控跳頻濾波器選用的單刀N擲開關(guān)和單刀雙擲開關(guān)都是微功耗的器件，總功耗在30～40mW，滿足小型化、低功耗要求。

附圖說明

圖1，為本實(shí)用新型總體框圖。

圖2，為本實(shí)用新型的分段濾波器框圖。

圖3，為本實(shí)用新型的某段分段濾波器電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，為本實(shí)用新型總體框圖。將寬帶射頻信號(hào)首先進(jìn)行分段處理，根據(jù)頻率的跨度不同將濾波器分為若干頻率段，即分段濾波器1到分段濾波器N。若需要N段分段濾波器，跳頻濾波器的輸入、輸出端則需要放置一組單刀N擲開關(guān)(SPNT)來滿足切換要求。跳頻濾波器正常工作時(shí)，首先判斷工作頻率屬于哪段分段濾波器，確定以后控制單刀 N擲開關(guān)導(dǎo)通該段分段濾波器，截止其他段分段濾波器。然后在選通的分段濾波器內(nèi)接入不同的調(diào)諧電容，使之諧振到所要的工作頻率。分段濾波器的頻率控制字可以通過公式計(jì)算得出，單刀N擲開關(guān)的頻率控制字可根據(jù)濾波器的頻段劃分得出。兩組頻率控制數(shù)據(jù)在換頻時(shí)同時(shí)送出，換頻時(shí)間由單刀N擲開關(guān)和分段濾波器內(nèi)的SPDT共同決定，換頻時(shí)間較長(zhǎng)的器件決定跳頻濾波器的頻率切換時(shí)間。

1.分段濾波設(shè)計(jì)

寬帶射頻信號(hào)進(jìn)行頻段劃分，由最低頻率信號(hào)和最高頻率信號(hào)的倍頻程跨度決定，倍頻程跨度越大，要進(jìn)行全頻段濾波所需要的頻段劃分就越多。分段濾波器的倍頻程不能過大，若倍頻程過大將造成指標(biāo)下降、工程量產(chǎn)困難等問題；若倍頻程過小將造成分段過多等問題。一般而言，分段濾波器的倍頻程控制在2～3個(gè)較為合適。分段濾波器的數(shù)量確定單刀N擲開關(guān)的分段數(shù)。單刀N擲開關(guān)的指標(biāo)主要關(guān)注：插入損耗、隔離度、線性度、開關(guān)切換速度等指標(biāo)。該類型射頻信號(hào)開關(guān)，采用先進(jìn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝，功耗極低，體積小，指標(biāo)高，完全能滿足設(shè)計(jì)要求。

2.雙調(diào)諧回路設(shè)計(jì)

分段濾波器內(nèi)部采用雙調(diào)諧回路設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高濾波器的選擇性和帶內(nèi)平坦度指標(biāo)。雙調(diào)諧回路采用共用元器件的耦合方式，雙調(diào)諧回路通頻帶是單調(diào)諧回路通頻帶的 1.4倍，雙調(diào)諧回路的矩形系數(shù)遠(yuǎn)小于單諧振回路的矩形系數(shù)，距理想系數(shù)1比較接近。由此證明雙耦合諧振回路的諧振特性較單諧振回路更為理想，即其選擇性也比較好，通頻帶也更寬一些，這能較好地解決系統(tǒng)要求的通帶內(nèi)響應(yīng)平坦，通帶外較大衰減的需求。

分段濾波器采用雙調(diào)諧回路設(shè)計(jì)方案，使得該濾波器具有中心對(duì)稱性，二進(jìn)制電容組和單刀雙擲開關(guān)都具有以中心耦合電感為中心對(duì)稱的結(jié)構(gòu)特性。相互對(duì)稱的電容通過單刀雙擲開關(guān)同時(shí)接入或切出調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)，接入的電容容值決定濾波器的中心頻率，接入容值越大，濾波器中心頻率越低。

分段濾波器中的電容和電感都選擇高Q值型號(hào)，這樣可以使得濾波器具有較高的矩形系數(shù)和較低的插入損耗。分段濾波器框圖如圖2所示。

3.集成開關(guān)設(shè)計(jì)

寬帶跳頻濾波器由諧振電感、兩組對(duì)稱的二進(jìn)制電容組(BCS)和單刀雙擲開關(guān)(SPDT) 矩陣組成選諧帶通濾波器。二進(jìn)制電容組有N對(duì)分離電容，它們由SPDT矩陣控制，根據(jù)頻率字信息，控制部分輸出N路控制信號(hào)，經(jīng)邏輯開關(guān)選通不同的電容，使電容進(jìn)入工作狀態(tài)，形成不同的容值搭配，來改變?yōu)V波器的中心頻率，實(shí)現(xiàn)選頻功能。單刀雙擲開關(guān)的開關(guān)切換速度為納秒級(jí)，在頻率切換時(shí)幾乎不用考慮其影響。跳頻濾波器采用N路并行數(shù)據(jù)控制，提高了換頻速度，采用選通控制設(shè)計(jì)有效的解決頻帶跨度寬的問題。該跳頻濾波器的換頻時(shí)間小于10μS，能滿足系統(tǒng)的指標(biāo)要求。采用雙調(diào)諧回路的方式，可以調(diào)高信道的選擇性，增強(qiáng)信道抗干擾能力。

以單刀雙擲開關(guān)替代傳統(tǒng)的PIN二極管，可以將復(fù)雜的高低電壓控制電路去掉，在保持指標(biāo)不下降的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作量，提高系統(tǒng)的可靠性。

實(shí)施例：

圖3為本實(shí)用新型的某段分段濾波器框圖。該濾波器頻率覆蓋為30MHz-512MHz，換頻響應(yīng)時(shí)間：≤10uS，插入損耗：8dB，遠(yuǎn)端抑制：≥60dB，最大輸入信號(hào)幅度：≥+30dBm，總功耗：≤40mW。

由于該寬帶濾波器倍頻程達(dá)到17以上，故將其劃分為5段進(jìn)行濾波處理，具體實(shí)施的原理框圖如圖1所示，其中一段的詳細(xì)原理圖見圖3所示。選擇的單刀N擲開關(guān)為單刀 5擲開關(guān)(SP5T)，該SP5T，采用V1-V5，5位控制信號(hào)選通相應(yīng)的分波段濾波器，在分波段濾波器內(nèi)部，采用C1-C6，6位控制信號(hào)選通相應(yīng)的高Q電容進(jìn)行濾波器中心頻率變換。

選擇的單刀5擲開關(guān)(SP5T)，部分指標(biāo)如下：

插入損耗：≤0.5dB；

隔離度：35dB；

IP3：55dBm(13dBm/tone)；

開關(guān)切換速度：100ns(最大值)；

功耗：200μA(3.0V)。

選擇的單刀雙擲開關(guān)，部分指標(biāo)如下：

插入損耗：≤0.3dB；

隔離度：25dB；

IP0.1dB：+37dBm；

開關(guān)切換速度：100ns(最大值)；

功耗：100μA(3.0V)。