專利名稱：大功率跳頻共址濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濾波器，特別是一種供無線跳頻通信電臺在線工作使用的大功率跳頻共址濾波器。
背景技術(shù)：
如今 ，隨著電信市場的開放和通信與信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，無線通信技術(shù)作為快速交換信息的手段，顯得尤為重要。所以，無線通信電臺，無論是固定式通信，還是移動式通信；無論是車載式通信，還是機載式或艦載式通信，皆被廣泛運用。由此，隨之而來的通信業(yè)務(wù)繁忙，頻率資源擁擠，從而對電臺通信質(zhì)量的要求越來越高，特別是對于多部電臺在同一工作頻段和同一工作平臺的要求就更為突出了。為了清楚起見，運用圖1所示，給出多部跳頻電臺在同一平臺和同一頻段工作時的狀況。假設(shè)其最低工作頻率為fmin，最高工作頻率為fmax，則其帶寬為BW = fmax-fmin。在同一帶寬內(nèi)，電臺1的工作頻率是，電臺2的工作頻率是f2，且各工作頻率兩旁均含有雜散干擾。同時，電臺1與電臺3處于對應(yīng)發(fā)/收工作狀態(tài)，而電臺2與電臺4處于對應(yīng)發(fā)/ 收工作狀態(tài)。于是，當(dāng)電臺1發(fā)射，電臺3接收時，對電臺3而言，所接收的信號除了電臺1 工作頻率fl的有用信息外，還伴隨有來自電臺1的雜散干擾信號和來自電臺2中工作頻率 f2的互調(diào)串?dāng)_信號，這些干擾信號同時落入同一頻段帶寬內(nèi)，嚴(yán)重影響了電臺的接收質(zhì)量， 降低了電臺的接收性能。同樣，電臺2發(fā)射，電臺4接收時，其嚴(yán)重后果與電臺2發(fā)射電臺 4接收工作狀況相同。為了解決這個問題，一般電臺設(shè)計時，對同一部電臺至少要設(shè)置兩個濾波器，即在接收機前端采用寬帶濾波器和在發(fā)射機末端采用低通濾波器。寬帶前端意味著帶內(nèi)的干擾信號毫無阻擋的進入電臺，極易造成交叉調(diào)制，倒易混頻，阻塞，更多的帶外互調(diào)，從而，降低了跳頻電臺抗干擾的性能。而在發(fā)射機末端采用低通濾波器，用以抑制發(fā)射機大功率放大器伴隨的諧波，然而，由電臺內(nèi)部的頻率源和混頻電路引起的近端雜散干擾可能在射頻輸出端的通帶里泄露出了，從而引起對其它電臺的干擾。因此，為了提高接收機的選擇性， 增強其抗干擾能力，還需在電臺的接收機前端增加具有較好選擇性的射頻前端調(diào)諧濾波器。同時，為了提高發(fā)射信號的純度，減少發(fā)射的雜散信號，還需在發(fā)射機后端增加選擇性較好的射頻調(diào)諧濾波器。綜上所述，目前業(yè)已產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化服務(wù)于社會的各種無線通信電臺，均設(shè)置有多個不同功能的濾波器，用以減少電臺同一工作平臺，同一工作頻段下的雜散干擾和互調(diào)干擾，對保障通信質(zhì)量，迅速傳遞信息起了有效作用。但是，在一部電臺內(nèi)設(shè)置多個濾波器，其電路形式復(fù)雜，其體積偏大，穩(wěn)定性較差，這對于當(dāng)今迅速發(fā)展與應(yīng)用的無線跳頻通信電臺來說，更是亟待解決的一個重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述已有技術(shù)存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)計合理，由一個濾波器取代多個濾波器供無線跳頻通信電臺在線工作使用的大功率跳頻共址濾波器。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種大功率跳頻共址濾波器，包括有選址控制電路模件，選頻調(diào)諧濾波電路模件， 支架，屏蔽罩，定位架，定位柱，連接柱和I/O連接器，其特征是所述定位架，其上方經(jīng)定位柱設(shè)置有支架，支架內(nèi)嵌套有耦合電感和匹配電感；其下方經(jīng)連接柱，由下向上依次設(shè)置有選址控制電路模件和選頻調(diào)諧濾波器電路模件，連同 I/O連接器和屏蔽罩相結(jié)合構(gòu)成一整體。所述選址控制電路模件又包括有1個8位控制接口，1個存儲器，1個鎖存器，4個雙驅(qū)動器，8個雙電平轉(zhuǎn)換器和8個雙輸出接口。所述選頻調(diào)諧濾波電路模件又包括有2個耦合電感，2個匹配電感，16個二進制電容器，16個PIN管，16個調(diào)諧電感，8個雙輸入接口和2個射頻接口。本發(fā)明的基本設(shè)計思想可以借圖2加以闡述這里仍將以無線跳頻通信電臺的工作頻段帶寬設(shè)定為BW = fmax_fmin。所不同的是將帶寬為BW的帶寬濾波器分成了 N個可變的窄帶濾波器。即由一個固定的帶寬濾波器變?yōu)镹個可調(diào)的窄帶濾波器。同時，對于每個窄帶濾波器，其工作既要確保覆蓋整個頻段，又要具有高選擇性和快速切換能力。本發(fā)明的具體設(shè)計方案是通過嚴(yán)格對稱的兩個單調(diào)諧回路，經(jīng)電感耦合構(gòu)成雙調(diào)諧回路，解決單諧振回路的選擇性差，通帶和選擇性之間難以平衡的問題，通過調(diào)整電感耦合的強弱程度，實現(xiàn)阻抗變換，從而獲得頻幅響應(yīng)最平坦的、通帶最寬的諧振響應(yīng)曲線。為了實現(xiàn)從全頻段覆蓋，需要可變范圍很大電容值，采取二進制加權(quán)的方法，給每路電容賦予一個權(quán)值，并通過PIN管進行獨立的開關(guān)切換，進而選擇各個電容權(quán)值的接入，從而實現(xiàn)大動態(tài)范圍的電容值變化。對于第一單調(diào)諧回路，其二進制電容為Cl. 1 Cl. 8，共有28 = 256種狀態(tài)可選，即00000000 11111111，調(diào)諧回路電容C總=C00+ Σ Cl. x*ax，其中ax表示切入狀態(tài)0或1，當(dāng)所有電容全接入回路時，其電容值為Cmax ；當(dāng)所有電容未接入回路時， 其電容值為Cmin = C00 ；通過此方法可是使回路電容變化范圍從Ctltl Cmax，實現(xiàn)全頻段的覆蓋。顯然，第二單調(diào)諧回路的工作狀態(tài)與第一個單調(diào)諧回路的工作狀態(tài)相同，產(chǎn)生的效果也相同。本發(fā)明的工作過程是首先由選址控制電路中的控制接口 Jl從跳頻電臺獲取在線工作時的中心頻率信息，以8位控制字形式送至存儲器D1，選取與中心頻率信息狀態(tài)相應(yīng)的地址，并依次經(jīng)雙驅(qū)動器，雙電平轉(zhuǎn)換器和雙輸出接口送至選頻調(diào)諧濾波電路的雙輸入接口，經(jīng)相應(yīng)的回路電感，送至相應(yīng)的二進制電容和PIN管相交處，此時如果控制字相對應(yīng)位為“1”，則PIN管導(dǎo)通，二進制電容參與回路調(diào)諧工作，反之，如果控制字相對應(yīng)位為 “0”，則PIN管截止，二進制電容不參與回路調(diào)諧工作。與此同時，由射頻接口經(jīng)匹配電感L2 和耦合電感Ll輸入的跳頻電臺實時射頻信號，在與之相應(yīng)控制字的控制下，由一個濾波器實現(xiàn)選頻，調(diào)諧濾波工作。本發(fā)明中當(dāng)中心工作頻率為fx，工作頻段的最高頻率fmax，最低頻率為fmin，那么8 位控制字與帶寬BW的關(guān)系如下控制字fx~fmi“ 1*256
\ ./max ^inin /
(f -f. λ= Jx Jmm *256
I BW J本發(fā)明在結(jié)構(gòu)布局上，采用兩個單調(diào)諧回路盡可能的對稱，耦合電感運用先進的工藝設(shè)計，實現(xiàn)其高強度和較好對稱性。因此首先在排印制板時兩邊嚴(yán)格保持對稱。考慮到大功率狀態(tài)時，即使很小的插損也會產(chǎn)生很大的功率損耗，而這些損耗都會轉(zhuǎn)換為熱能導(dǎo)致元器件及模件發(fā)熱，為了保證器件正常工作，通過增加高導(dǎo)熱的金屬導(dǎo)熱一體化設(shè)計， 提高散熱效果。本發(fā)明在實施射頻電路的措施中，總是保持實時射頻信號的傳輸?shù)膯我恍院透吒綦x性。即只有在中心頻率帶寬內(nèi)的射頻信號暢通無阻，而偏離中心頻率一定范圍以外的射頻信號通過電容旁路接地，使傳輸性能得到保障，同時，抑制性也能得到實現(xiàn)。射頻輸入輸出設(shè)計為PCB兩個相反方向，物理空間距離較遠，從而提高了射頻信號在兩個單調(diào)諧回路中的隔離度。本發(fā)明在實施滿足快速切換大功率的措施中，采用了先進的工藝設(shè)計和高性能的設(shè)計。為了抑制射頻信號，有保證直流通路的執(zhí)行，射頻扼流圈的選擇是至關(guān)重要的，一般較大的電感值用空心電感無法實現(xiàn)，因此必須采用帶磁芯的線圈來做。考慮到模件通過功率較大，磁芯電感也會發(fā)熱，而隨著磁芯溫度升高，其磁導(dǎo)率會下降，而且隨著頻率升高，其下降程度會越來越快，并且考慮到使用頻率較高，設(shè)計中采用棒形新型材料的磁芯來繞制完成。為了滿足高速跳頻，濾波器的頻率切換時間必須短，而PIN管在高低電壓切換過程中，由于旁路電容電荷存在充放電，自然充放電較慢，通過上下兩路高速CMOS管進行高低電壓的開關(guān)切換，并輔助快速充放電回路措施，從而形成具有大電流高電壓快速切換特性的開關(guān)電路?？傊景l(fā)明在同一部跳頻電臺上通過其接收前端和發(fā)射前端共用一個濾波器取代原有的多個濾波器；采用了 PIN管快速切換二進制電容加權(quán)接入方式；建立了電感耦合雙回路可變調(diào)諧濾波器技術(shù)，實現(xiàn)了可承受最高達到100W的大功率，可在同一頻段同一平臺上多部電臺同時工作，又互不影響的通信能力；利用了有效的頻率資源，增強了跳頻電臺的抗干擾性；提高了通信系統(tǒng)的可靠性；具有結(jié)構(gòu)新穎、設(shè)計合理、使用方便、適用性強等特點。


圖1已有技術(shù)多部電臺同一平臺工作示意2本發(fā)明基本設(shè)計思想示意3本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意4本發(fā)明電原理示意5本發(fā)明選址控制電路模件印制板布局6. 1本發(fā)明選頻調(diào)諧濾波電路模件印制板正面布局6. 2本發(fā)明選頻調(diào)諧濾波電路模件印制板反面布局中符號說明
1是選址控制電路模件；
2是選頻調(diào)諧濾波電路模件；3是支架；4是屏蔽罩；5是定位架；6是定位柱；
7是連接柱；8是I/O連接器。1.1是控制接口；1. 2是存儲器；1. 3是鎖存器；1.4是雙驅(qū)動器；1.5是雙電平轉(zhuǎn)換器；1.6是雙輸出接口。2. 1是耦合電感；2. 2是匹配電感；2. 3是二進制電容器；2. 4 是 PIN 管；2. 5是調(diào)諧電感；2. 6是雙輸入接口；2. 7是射頻接口；2. 8是散熱器。
具體實施例方式請參閱圖3、4、5和圖6. 1,6. 2所示，為本發(fā)明具體實施例。從圖3可見本發(fā)明包括有選址控制電路模件1、選頻調(diào)諧濾波電路模件2、支架 3、屏蔽罩4、定位架5、定位柱6、連接柱7和I/O連接器8，其中所述定位架5，其上方經(jīng)定位柱6設(shè)置有支架3，支架3內(nèi)嵌套有耦合電感2. 1和匹配電感2. 2 ；其下方經(jīng)連接柱7，由下向上依次設(shè)置有選址控制電路模件1和選頻調(diào)諧濾波電路模件2，連同I/O連接器8和屏蔽罩4相結(jié)合構(gòu)成一個整體。結(jié)合圖3、4、5和圖6. 1、6. 2還可以看出所述選址控制電路模件1又包括有1個8位控制接口 1. 1，1個存儲器1. 2，1個鎖存器1.3，4個雙驅(qū)動器1.4，8個雙電平轉(zhuǎn)換器1.5和8個雙輸出接口 1.6 ；且控制接口 1. 1 的第5、6、7、8、15、16、17與18腳，依次與存儲器1. 2的輸入端第12、11、10、9、8、7、6、5腳相連接；而存儲器1.2的輸出端第13、14、15、16、17、18、19、20、21腳依次與鎖存器1.3的輸入端第2、3、4、5、6、7、8、9腳相連接；而鎖存器1. 3的輸出端第19、18、17、16、15、14、13、12腳依次以每相鄰兩腳分別與雙驅(qū)動器1. 4中的驅(qū)動器m至驅(qū)動器N4各自的輸入端第10、3 腳相連接；而雙驅(qū)動器1. 4中的驅(qū)動器m至驅(qū)動器N4各自的輸出端第11、7腳，依次分別與雙電平轉(zhuǎn)換器1. 5中電平轉(zhuǎn)換器Vl與V2至電平轉(zhuǎn)換器V7與V8各自的輸入端第1腳相連接；而雙電平轉(zhuǎn)換器1. 5中的電平轉(zhuǎn)換器Vl至V8各自的輸出端第4腳依次分別與雙輸出端接口 1.6中輸出接口 XPl至XP8各自的輸入端相連接。所述選頻調(diào)諧濾波電路模件2又包括有2個耦合電感2. 1，2個匹配電感2. 2，16 個二進制電容器2. 3，16個PIN管2. 4，16個調(diào)諧電感2. 5，8個雙輸入接口 2. 6，2個射頻接口 2. 7和2個散熱器2. 8 ；且匹配電感2. 2的一端與射頻接口 2. 7相連接，而匹配電感2. 2 的另一端與耦合電感2. 1呈星形式連接；調(diào)諧電感2. 5中的電感Li. 1至Li. 8與二進制電容器2.3中的電容Cl. 1至Cl. 8，和PIN管2. 4中的管VI. 1至管1. 8三者相結(jié)合構(gòu)成第1 個單調(diào)諧濾波回路；而調(diào)諧電感2. 5中的電感Li. 9至Li. 16與二進制電容器2. 3中的電容 Cl. 9至Cl. 16和PIN管2. 4中的管VI. 9至管VI. 16三者相結(jié)合構(gòu)成第2個單調(diào)諧濾波回路；且第1個單調(diào)諧回路和第2單調(diào)諧回路通過電感Ll耦合構(gòu)成1個雙調(diào)諧回路。

所述選址控制電路模件1上的雙輸出接口 1. 6與選頻調(diào)諧濾波電路模件2上的雙輸入接口 2. 6經(jīng)I/O連接器8呈插拔式連接。所述選頻調(diào)諧濾波電路模件2上的散熱器2. 8經(jīng)定位柱6和定位架5與選頻調(diào)諧濾波電路模件2印制板反面雙輸入接口 2. 6內(nèi)側(cè)呈對稱式緊密銜接。所述耦合電感2. 1的兩端穿過定位架5與選頻調(diào)諧濾波電路模件2印制板上對應(yīng)的接口相緊密連接。值得說明的是本發(fā)明中的高Q大功率容量的電感采用低損耗電磁棒，通過高強度的漆包線繞制在磁棒上而成；高Q精密高壓電容則為大功率、低損耗的高性能陶瓷產(chǎn)品，且引腳分布參數(shù)較?。浑姼兄Ъ苡尚吞枮镠pb59-1的高導(dǎo)電率的銅在模具鍛造制成，并經(jīng)銀層涂覆處理，以強化其導(dǎo)電性能；可承受至少500W的PIN 二極管，且反向擊穿電壓不小于1000V，也是保證大功率低分布參數(shù)的重要特性。以上實施例，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，用以說明本發(fā)明的技術(shù)特征和可實施性；同時以上的描述，對于熟知本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人士應(yīng)可明了并加以實施，因此，其它在未脫離本發(fā)明所揭示的前提下所完成的等效的改變或修飾，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)中。
權(quán)利要求
1.一種大功率跳頻共址濾波器包括有選址控制電路模件(1)，選頻調(diào)諧濾波電路模件 (2)，支架(3)，屏蔽罩⑷，定位架(5)，定位柱(6)，連接柱(7)和I/O連接器⑶。其特征是所述定位架(5)，其上方經(jīng)定位柱(6)設(shè)置有支架(3)，支架(3)內(nèi)嵌套有耦合電感 (2. 1)和匹配電感(2. 2)；其下方經(jīng)連接柱(7)，由下向上依次設(shè)置有選址控制電路模件(1) 和選頻調(diào)諧濾波電路模件(2)，連同I/O連接器(8)和屏蔽罩(4)相結(jié)合構(gòu)成一個整體。
2.如權(quán)利要求1所述的大功率跳頻共址濾波器，其特征是所述選址控制電路模件(1)又包括有1個8位控制接口(1. 1)，1個存儲器(1. 2)，1個鎖存器(1.3)，4個雙驅(qū)動器(1.4)，8個雙電平轉(zhuǎn)換器(1.5)和8個雙輸出接口(1.6)；且控制接口(1.1)的第5、6、7、8、15、16、17與18腳，依次與存儲器(1.2)的輸入端第12、11、 10、9、8、7、6、5腳相連接；而存儲器(1. 2)的輸出端第13、14、15、16、17、18、19、20、21腳依次與鎖存器(1.3)的輸入端第2、3、4、5、6、7、8、9腳相連接；而鎖存器(1.3)的輸出端第19、 18、17、16、15、14、13、12腳依次以每相鄰兩腳分別與雙驅(qū)動器(1.4)中的驅(qū)動器附至驅(qū)動器N4各自的輸入端第10、3腳相連接；而雙驅(qū)動器(1.4)中的驅(qū)動器m至驅(qū)動器N4各自的輸出端第11、7腳，依次分別與雙電平轉(zhuǎn)換器(1.5)中電平轉(zhuǎn)換器Vl與V2至電平轉(zhuǎn)換器 V7與V8各自的輸入端第1腳相連接；而雙電平轉(zhuǎn)換器(1. 5)中的電平轉(zhuǎn)換器Vl至V8各自的輸出端第4腳依次分別與雙輸出端接口(1.6)中輸出接口 XPl至XP8各自的輸入端相連接。
3.如權(quán)利要求1所述的大功率跳頻共址濾波器，其特征是所述選頻調(diào)諧濾波電路模件(2)又包括有2個耦合電感(2. 1)，2個匹配電感(2. 2)，16 個二進制電容器(2. 3)，16個PIN管(2. 4)，16個調(diào)諧電感(2. 5)，8個雙輸入接口(2. 6)，2 個射頻接口(2.7)和2個散熱器(2.8)；且匹配電感(2.2)的一端與射頻接口(2.7)相連接，而匹配電感(2. 2)的另一端與耦合電感(2. 1)呈星形式連接；調(diào)諧電感(2. 5)中的電感 Li. 1至Li. 8與二進制電容器(2. 3)中的電容Cl. 1至Cl. 8，和PIN管(2.4)中的管VI. 1至管1. 8三者相結(jié)合構(gòu)成第1個單調(diào)諧濾波回路；而調(diào)諧電感(2. 5)中的電感Li. 9至Li. 16 與二進制電容器(2.3)中的電容Cl. 9至Cl. 16和PIN管(2.4)中的管VI. 9至管VI. 16三者相結(jié)合構(gòu)成第2個單調(diào)諧濾波回路；且第1個單調(diào)諧回路和第2單調(diào)諧回路通過電感Ll 耦合構(gòu)成1個雙調(diào)諧回路。
4.如權(quán)利要求1所述的大功率跳頻共址濾波器，其特征是所述選址控制電路模件⑴上的雙輸出接口(1.6)與選頻調(diào)諧濾波電路模件(2)上的雙輸入接口(2.6)經(jīng)I/O連接器(8)呈插拔式連接。
5.如權(quán)利要求1所述的大功率跳頻共址濾波器，其特征是所述選頻調(diào)諧濾波電路模件(2)上的散熱器(2. 8)經(jīng)定位柱(6)和定位架(5)與選頻調(diào)諧濾波電路模件(2)印制板反面雙輸入接口(2.6)內(nèi)側(cè)呈對稱式緊密銜接；而耦合電感 (2. 1)的兩端穿過定位架(5)與選頻調(diào)諧濾波電路模件(2)印制板上對應(yīng)的接口相緊密連接。
全文摘要
本發(fā)明為一種大功率跳頻共址濾波器，包括有選址控制電路模件，選頻調(diào)諧濾波電路模件，支架，屏蔽罩，定位架，定位柱，連接柱和I/O連接器，且定位架上方經(jīng)定位柱設(shè)置有支架，支架內(nèi)嵌套有耦合電感和匹配電感；其下方經(jīng)連接柱，設(shè)置有選址控制電路模件和選頻調(diào)諧濾波器電路模件，連同I/O連接器和屏蔽罩相結(jié)合構(gòu)成一整體。即在同一部跳頻電臺上的收/發(fā)兩端共用一個濾波器取代原有的多個濾波器；采用PIN管快速切換二進制電容加權(quán)接入方式；建立電感耦合雙回路可變調(diào)諧濾波器技術(shù)，在同一頻段同一平臺上多部電臺實現(xiàn)大功率同時工作，又互不影響的通信能力；具有結(jié)構(gòu)新穎、設(shè)計合理、抗干擾性強、可靠性高、使用方便、適用性強等特點。
文檔編號H03H9/46GK102163963SQ20111008871
公開日2011年8月24日 申請日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者嚴(yán)忠, 何成軍, 劉延松, 夏蓉, 施亮, 李明英, 李雪芳, 楊旭, 程峰利, 黃華東, 黃復(fù)榮 申請人:武漢中元通信股份有限公司